Ш основании изложшчого в § 1.2 и 4.2 можно сделать вьшод, -iTO электрэтеское поле изменяет энергию и траекторию движущегося в нем электрона.

3.пектр?1ческое поле в электровакуумньк приборах, как правило, кеодиородное. При переходе от одной точки к другой оно изменяется по значеж-о р нэрагпошю. Поэтому изучение движекйя электронов ? приборах пслря ) , ьначителььыми ..руд-юстями я выходит за рам-кч книга.

В 6..а"-. JEii,-,.-3-лев для определения траекторий электронов в отовьв; как цна. т-храбатьшаемых приборах no.i: дуются приближен-<.,ьзй«и f.ivS5TrK!T w, ;Т«-5яескими и зксперимситг-п-sH ,гми методами опре-делзггйй г;ле£ •. ic --".cv-pMi электронов в этих псляг

Кл. ДВИЖЕМ - .ТРОНА

ч олно"=«сд..ои "":;iTH-c-m поле

Влияний; рла:. л~ поля на двкясущЕйся электрон можно уподобить действию :тсгс аоля на проводник с током. Кз электродинамики известно, что есл* элементарный отрезок проводника длиной Л/ с током i поместс-.ъ в »пштное поле с индуктщей Е, составляющей с элементом тока угсл Я; то i-ia элемент будет действовать сила F, определяемая по формуле Aivmcpa:

F = 2A/Bsina. (4.11)

Если через поперечное сечение проводника за время t проходит один электрон с зарядом <?, то этим электроном создается ток, равный i = -ejt. Подставляя это значение тока в формулу (4.11), получаем:

F = - ((j/OBsina.

Отношение Ы.! t есть скорость электрона vq , поэтому сила, с которой однородное магнитюе поле воздействует на движущийся в нем электрон, равна:

F = -6[voB]sina. (4.12)

Из (4.12) следует, что покоящийся или движущийся вдоль силовых линий электрон не испытьшает воздействия со стороны магнитного поля, поскольку при зхсм F = 0. На электрон, движущийся перпендикулярно вектору магнитной индукции, действует сила

F-+e[voB], (4.13)

знак которой определяется знаком sin а.

Вектор F перпендикулярен векторам vq и В (рис. 4.4), другими словами, он перпендикулярен плоскости, проходящей через векторы vo и В. Направление силы F определяется правилом левой руки.

Рис. 4.4. Движение электрона в однородном магнитном поле (начальная скорость электрона направлена перпендикулярно силовым линиям поля)

Рис. 4.5. Движение элктрона в однородном магнитном поле (начальная скорость электрона vq направлена под углом а к силовым линиям поля)

Так как в (4.13) все величины, стоящие в правой части, постоянны, то и F постоянна и вызывает постоянное ускорение, перпендикулярное скорости Vo. В результате электрон движется в магнитном поле по круговой траектории с постоянной линейной скоростью vq , лежащей в плоскости, перпендикулярной силовым линиям поля (рис. 4.4).

Радиус окружности можно определить из равенства центростремительной силы, равной mg\/R, и силы F для случая

откуда радиус траектории электрона R = lUgVoleB.

(4.14)

Период обращения и частота вращения электрона по окружности соответственно равны:

Т = 2-nRl Vo = 2тпе1 еВ; (4.15)

oj= 2ir/T= еВ/те. (4.16)

Отметим, что период и частота вращения электрона по окружности не зависят от скорости электрона, а определяются только индукцией магнитного поля В и массой электрона.

Рассмотрим более общий случай движения электрона, когда вектор начальной скорости Vo направлен под некоторым углом а к силовым линиям поля, т. е. О < а < 90° (рис. 4.5). Разложим вектор Vo на составляющие Vo II и vqj, одна из которых перпендикулярна вектору магнитной индукции, а другая параллельна ему. Движение электрона в направлении, перпендикулярном вектору, рассмотрено выше.

В этом случае электрон движется по окружности. Под действием составляющей уоц электрон будет равномерно по инерции перемещать-

ся вдоль вектора В. В результате действия обеих составляющих электрон будет вращаться по винтовой линии (спирали) с радиусом R и шагом h. д Радиус спирали

R = (mev/eB) sin а; (4.17) шаг спирали

h = TVcosa. (4.18)

Подставляя значение Т из формулы (4.15), получаем

h = {l-nniel eB)v cos а. (4.19)

Подчеркнем, что магнитное поле в отличие от электрического действует на электрон только в том случае, если при своем движении он пересекает силовые лшши поля. Магнитная сила всегда перпендикулярна скорости электрона и поэтому не совершает никакой работы. Она может изменить только направление движения электрона.

Действие электрического и магнитного полей на движущийся электрон широко используется в электронных приборах. Например, в телевизионных трубках фокусировка и управление электронным потоком осуществляется с помощью электрических и магнитных полей.

4.4. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЗЫ

Общие сведения. В большинстве электронно-лучевых приборов для фокусировки электронных пучков использзтотся электрические и магнитные поля, которые обладают симметрией вращения, т. е. симметричны относительно некоторой оси. Такие неоднородные аксиально-симметричные поля назьшаются электронными линзами. Их фокусирующее действие аналогично действию светооптических линз с осевой симметрией на пучок световых лучей. В качестве линз использзтот также аксиально-симметричные однородные магнитные поля.

Аксиально-симметричные электрические поля могут быть созданы комбинацией электродов (имеющих общую ось симметрии), на которые подаются различные потенциалы. Форма электродов может быть весьма разнообразной, например в виде полых цилиндров, диафрагм (круглых дисков с центральным отверстием).

Магнитные электронные линзы могут быть созданы катуппсами, обтекаемыми током, или постоянными магнитами.

Электростатические линзы. Электронные линзы по характеру электростатических полей можно классифицировать на следующие типы: линзы-диафрагмы, одиночные, иммерсионные линзы и иммерсионный объектив.

Линзы-диафрагмы - линзы по обе стороны которых находятся области с однородным полем, имеющие разные потенциалы. Эквипотенци-