تعريف الانحراف الكهروستاتيكي:
الانحراف الكهروستاتيكي: هو طريقة محاذاة مسار الجسيمات المشحونة عن طريق تطبيق مجال الكهربائي بين الألواح المنحرفة. تعني كلمة كهرباء ساكنة تغير قوة واتجاه المجال فيما يتعلق بالوقت. لذلك، سوف تتحرك الجسيمات في اتجاه واحد فقط.
يستخدم أنبوب أشعة الكاثود لوحات منحرفة لتعديل مسار الإلكترونات، تمر الإلكترونات بعد خروجها من خلال مدفع الإلكترون عبر صفائح منحرفة. يستخدم (CRT) لوحات رأسية وأفقية لتركيز شعاع الإلكترون، تنتج اللوحة العمودية مجالًا كهربائيًا في المستوى الأفقي وتسبب انحرافًا أفقيًا. الزوج الآخر مركب أفقيًا ويولد مجالًا كهربائيًا في المستوى العمودي ويسبب انحرافًا رأسيًا. تسمح هذه الصفائح للشعاع بالمرور عبر الصفائح المنحرفة دون اصطدامها.
ترتيب الانحراف الكهروستاتيكي:
لتوضيح الترتيب العام للانحراف الالكتروستاتيكي، نفترض أنّ (A و B) هما اللوحان المتوازيان اللذان يتم تطبيق فرق الجهد بينهما. تنتج لوحات الانحراف هذه مجالًا كهروستاتيكيًا موحدًا في اتجاه (Y). يدخل الإلكترون بين الألواح ويواجه القوة فقط في الاتجاه (Y)، والإلكترون سوف يتحرك فقط في هذا الاتجاه. لا توجد قوة سواء في اتجاه (X) أو اتجاه (Z). وبالتالي، لا يحدث تسارع للإلكترونات في هذا الاتجاه.
لنفترض التالي:
E0 – جهد القطب الموجب المتسارع بالفولت.
e – شحنة الإلكترون وتقاس بالكولوم.
m – كتلة الإلكترون بالكيلوجرام.
VOX – سرعة الإلكترون عند الدخول في الألواح المنحرفة بالمتر لكل ثانية.
Ed – فرق الجهد بين الألواح المنحرفة بالفولت.
d – المسافة بين الألواح المنحرفة وتقاس بالمتر.
Ld – طول الألواح المنحرفة بالأمتار.
L – المسافة بين الشاشة ومنتصف الألواح المنحرفة.
D – انحراف شعاع الإلكترون على الشاشة في اتجاه (Y).
عندما ينتقل الإلكترون من الكاثود المتسارع إلى القطب الموجب، فإنّه يفقد طاقته الكامنة. تعطي الصيغة التالية الطاقة الكامنة للإلكترون:
P.E = e Ea
تكتسب الإلكترونات طاقة حركية. وتعطي المعادلة التالية طاقتهم:
K.E = ½ m(vox)2
من معادلة الجهد والطاقة الحركية نحصل على سرعة الإلكترون عندما يدخل في الصفائح المنحرفة:
vox = [2eEa/m]½
تظل سرعة الإلكترون في اتجاه (X) كما هي في جميع أنحاء لوحة الانحراف لأنّه لا توجد قوة تعمل في الاتجاه (X):
εy = Ed/d
تعطي المعادلة التالية شدة المجال الكهربائي في اتجاه (Y):
Fy = eεy = eEd/d
تظهر المعادلة التالية القوة المؤثرة على الإلكترون في اتجاه (Y). يُظهر المصطلح (ay) تسارع الإلكترونات في اتجاه (y):
Fy = may
ay = eεY/m
السرعة الابتدائية للإلكترون الذي يدخل في لوحة الانحراف تساوي صفرًا، وتعطي المعادلة التالية إزاحة الإلكترون في الاتجاه (Y) في أي وقت:
y = ½ ayt2 = ½ (eεy/m) t2
السرعة في الاتجاه (Y) ثابتة، والإزاحة في الاتجاه (Y) معطاة على النحو التالي:
x = voxt
t = x/vox
بالتعويض عن قيمة (t) في معادلة الإزاحة، نحصل على (y) في المعادلة كالتالي:
y = ½ eεy/m [x/vox]2
تمثل المعادلة أعلاه القطع المكافئ، والميل عند أي نقطة يُعطى كـالتالي:
dy/dx = eεy/m(vox)2
بالتعويض عن (x = ld)، نحصل على قيمة (tanθ) في المعادلة كالتالي:
tanθ = ½ [eεy/m(vox)2] ld = eEdld/md(vox)2
بعد المرور عبر لوحة الانحراف، تتحرك الإلكترونات في الخط المستقيم، هذا الخط المستقيم هو الظل للقطع المكافئ عند (x = ld) ويتقاطع مع المحور (X) عند النقطة (O)، وتعطي المعادلة التالية موقع النقطة:
x = y/tanθ = [½eεy/m.(ld)2/(vox)2]/[eεyld/md(vox)2]= ld/2
يتم التعبير عن الانحراف (D) على الشاشة بالمعادلة:
D = Ltanθ = LeEdld/md(vox)2
عن طريق استبدال قيمة (vox)2 في المعادلة أعلاه سوف نحصل على:
D = (LeEdld/md).(m/2eEa) = LEdld/2dEa
من المعادلة أعلاه، يمكننا أن نستنتج أنّ انحراف الإلكترون يتناسب طرديًا مع جهد الانحراف. يمكن زيادة حساسية الانحراف عن طريق تقليل الجهد المتسارع (Ea) كما يتضح من تعريف حساسية الانحراف. هذا يؤدي إلى انخفاض لمعان البقعة. بالمقابل، تنتج القيمة العالية لـ (Ea) المزيد من تسارع الحزمة وتعطي نقطة مضيئة.
تتطلب زيادة الجهد المتسارع فرق جهد انحراف كبير على لوحة الانحراف، لإنتاج إزاحة معينة. من الصعب انحراف الشعاع المتسارع ويطلق عليه الشعاع الصلب. تتراوح حساسية الانحراف النموذجي لأنبوب (CR) من (0.1) مم/فولت إلى (1) مم/فولت. هذا يتوافق مع قيم عامل الانحراف في النطاق (10 V) / م و (1 V) / م.
