Elektronikus projektor

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2014. december 8-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 13 szerkesztést igényelnek .

Elektronikus projektor (vagy Autoelectronic mikroszkóp ) - (vagy Field emission mikroszkóp ) lencse nélküli elektronoptikai eszköz, amellyel szilárd felületről milliószor nagyított képet készíthet. 1936-ban E. Müller német fizikus találta fel [1] .

Kialakítása huzal formájú katódot tartalmaz, végén pont emitterrel, melynek görbületi sugara m. Az anód üreges gömb alakú, melynek belső felületét egy réteg borítja. foszfor és fémezés. Levegőt pumpálnak ki a lombikból (maradék nyomás ) Hgmm. Ha az anódra több ezer voltos pozitív feszültséget kapcsolunk a tűkatódhoz képest, az elektromos térerősség a pont emitter közelében eléri $r\kb. 10^{-7}-10^{-8}\$ $10^{-9}-10^{-11}\$ $10^{9}-10^{10}\$ V / m). Ez intenzív terepi kibocsátást biztosít. A kibocsátott elektronok sugárirányban felgyorsulva bombázzák a képernyőt, amitől a fénypor felizzik, és a képernyőn a katód felületének felnagyított kontrasztképet hoznak létre, tükrözve annak kristályos szerkezetét. Az elektronprojektor nagyítása megegyezik a külső gömb sugarainak a pontsugárzó sugarához viszonyított arányával ( ). A felbontást korlátozza az autoelektronsebességek tangenciális komponenseinek jelenléte a csúcs csúcsán, és kisebb mértékben az elektrondiffrakció. $R\$ $r\$ $R/r\$

Elektronok "számlálása"

Egy tipikus elektronprojektor egy gömbkondenzátor, amelynek külső sugara sokkal nagyobb, mint a belsőé ( ). A legérdekesebb az a határeset, amikor a pontsugárzó belső sugara egybeesik a Bohr-sugárral (az egyes atomok sugarai közötti eltérések ettől az értéktől itt nem jelentősek): $r\ll R\$

r=a_{B}=l_{N}/\alpha _{S}=5,292\cdot 10^{-11}\

ahol a karakterisztikus elektronhossz és a finomszerkezeti állandó. $l_{N}=3,862\cdot 10^{-13}\$ $\alpha _{S}=7,297\cdot 10^{-3}\$

A Bohr-skála frekvenciaskálája megegyezik a következő értékkel:

\omega _{B}=2\pi \nu _{B}={\frac {\hbar }{2m_{N}a_{B}^{2))}\

ahol a redukált Planck-állandó, és kg az elektron tömege. $\hbar\$ $m_{N}=9,109\cdot 10^{-31}\$

A Bohr-skála áramskálája (egy elektron) egyenlő a következő értékkel:

I_{B}={\frac {e\omega _{B}}{2\pi }}={\frac {\alpha _{S}ec}{4\pi a_{B}}}= 5,271\cdot 10^{-4}\

DE,

hol van az elektrontöltés. Így az elektronprojektor belső gömbje korlátozza az elektronok áramlását. Ráadásul darabonként csinálják! Az áramsűrűség a belső gömbön: $e\$

j_{B}={\frac {e\nu _{B}}{4\pi a_{B}^{2}}}=\rho _{2DB}\cdot {\frac {\hbar } {4\pi a_{B}^{2}m_{N}}}\

hol van a kétdimenziós töltéssűrűség a Bohr-gömbön. $\rho _{2DB}=e/4\pi a_{B}^{2}\$

A külső gömb áramsűrűsége még mindig ismeretlen:

J_{Rx}={\frac {Q_{Rx}\nu _{Rx}}{4\pi R^{2}}}=\rho _{2DR}\cdot \nu _{Rx}\

ahol a kétdimenziós töltéssűrűség a külső gömbön. Más szóval, még nem ismerjük az elektronprojektor külső szférájának töltését és frekvenciáját . A külső gömb frekvenciaértéke a töltésegyenlőségi feltételből található . Ekkor a frekvenciák aránya egyenlő lesz: , ahol a külső sugár m tipikus értékét vesszük figyelembe, így a töltésváltozás gyakorisága a külső gömbön egyenlő lesz: $\rho _{2DR}=Q_{R}/4\pi R^{2}\$ $Q_{Rx}\$ $\nu _{Rx}\$ $Q=e\$ $\xi _{BR}={\frac {\nu _{B}}{\nu _{Rx}}}={\frac {R^{2}}{a_{B}^{2} }}=3,571\cdot 10^{16}\$ $R=0,01\$

\omega _{Rx}={\frac {a_{B}^{2}}{R^{2}}}\omega _{B}={\frac {l_{N}\omega _{ R}^{2}}{2c}}={\frac {\omega _{R}^{2}}{2\omega _{N}}}\

ahol a külső gömb által alkotott rezonátor rezgési frekvenciája, és az elektron jellemző frekvenciája. Most a külső szférán találjuk a töltést: $\omega _{R}=c/R\$ $\omega _{N}=c/l_{N}\$

Q_{Rx}=\xi _{BR}\cdot e=e{\frac {R^{2}}{a_{B}^{2}}}\

Tekintettel a gömbkondenzátoron áthaladó áram folytonosságára, a következőket kapjuk:

I_{Rx}=Q_{Rx}\cdot \nu _{Rx}=e\nu _{B}=I_{B}\

Más szóval, a külső szférán a frekvencia becslése meglehetősen értelmesnek bizonyult, és a helyes eredményre vezetett.

Így a limitáló emitterméretű elektronprojektorok vizsgálatakor a külső szférán nagy számú szabad elektron biztosítására van szükség (több mint tizenhat nagyságrenddel!), hogy a belső gömbön (emitteren) csak egy elektron haladjon át.

Elég érdekes az elektronikus projektor "vákuumdiódáján" átfolyó teljes áram kérdése. Tekintettel a pont emitter töltésváltozásának diszkrétségére, az elektromos áram is diszkréten változik:

I_{Dn}=n\cdot I_{B}\

ahol . Az elektronikus kivetítő csomóponti feszültségértékei egyenlőek lesznek: $n=1,2,3,..\$

V_{Dn}=n\cdot V_{B}\

V_{B}={\frac {\alpha _{S}^{2}m_{N}c^{2}}{2e}}=13,606\cdot n\

NÁL NÉL.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Mueller, E. W. (1937). "Elektronenmikroskopische Beobachtungen von Feldkathoden". Z. Phys 106: 541. doi: 10.1007/BF01339895

Irodalom

Elektronikus projektor // Fizikai enciklopédia : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1999. - V. 5: Stroboszkópos eszközök - Fényerő. — 692 p. — 20.000 példány. — ISBN 5-85270-101-7 .

Mueller EW The field-ion microscope, Advances in Electronics and Electron Physics, 13,83 (1960).
Muller E. V., T. T. Tsont. Autoion mikroszkópia, ford. angolból, M: Kohászat, 1972.
Muller Є.V., Tsont TT Field ion mikroszkópia, terepi ionizáció és terepi párologtatás, transz. angolból, M: Nauka, 1980.
Terepi emissziós / ionmikroszkópos laboratórium, Purdue University, Dept. a fizika. Letöltve: 2007-05-10 [1]
Stranks, D. R.; M. L. Heffernan, K. C. Lee Dow, P. T. McTigue, G. R. A. Withers (1970). Kémia: szerkezeti nézet. Carlton, Victoria: Melbourne University Press. pp. 5. ISBN 0-522-83988-6 .
K.Oura, VGLifshits, A.ASaranin, AVZotov és M.Katayama, Surface Science – An Introduction, (Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003).
John B. Hudson, Surface Science – An Introduction, (BUTTERWORTH-Heinemann 1992).

Linkek

Fénykép egy atomról
Ukrán tudósok először fényképeztek atomot
Itt vagy, atom... (elérhetetlen link)