ما هي بندقية الإلكترون Electron Gun؟
بندقية أو “مدفع” الإلكترون، هو هيكل قطب كهربائي ينتج ويمكن التحكم في شعاع من الإلكترونات وتركيزه وحرفه، كما هو الحال في أنبوب الصورة التلفزيونية، حيث ينتج الشعاع نمطًا مرئيًا على شاشة الأنبوب. مصدر حزمة الإلكترون هو الكاثود، وهو دعامة معدنية مسطحة مغطاة بأكاسيد الباريوم والسترونشيوم.
عند تسخينها بواسطة ملف خلف الدعامة، تصدر هذه الأكاسيد إلكترونات يتم سحبها باتجاه غلاف موجب الشحنة “الأنود الأول” يتم تحديده للسماح لشعاع الإلكترون بالتدفق داخل القطر الداخلي. يتم بعد ذلك تضييق الحزمة الكهروستاتيكية وتوازيها بواسطة قرص معدني به فتحة “قطب التحكم” قبل توجيهها لضرب شاشة مطلية بالفوسفور.
تعريف بندقية الإلكترون:
التعريف: يُعرَّف مدفع أو “بندقية” الإلكترون بأنّه مصدر شعاع الإلكترون المركّز والمتسارع. هو جهاز يستخدم في أنبوب أشعة الكاثود لعرض الصورة على شاشة الفوسفور (CRT) (Cathode Ray Tube). يطلق مدفع الإلكترون الإلكترونات ويشكلها في شعاع بمساعدة سخّان، كاثود، شبكة، تسريع مسبق، تسريع وتركيز الأنود.
انبعاث الإلكترونات Emission of Electrons:
تنبعث الإلكترونات من خلال الكاثود المسخن بشكل غير مباشر. يعني الكاثود المسخن بشكل غير مباشر أنّ قطب الكاثود محاط بفتيل، وتصدر الأقطاب إلكترونات عندما تطبق الطاقة عبرها. للحصول على انبعاث عالي للإلكترونات عند درجة حرارة معتدلة، يتم تطبيق طبقة من أكسيد الباريوم والسترونتيوم في نهاية الكاثود. التيار والجهد المطلوب بواسطة الكاثود المسخن بشكل غير مباشر يساوي تقريبًا (600) مللي أمبير و(6.3) فولت.
عمل بندقية الإلكترون:
بعد الخروج من الكاثود، يمر الإلكترون عبر شبكة التحكم. تتكون شبكة التحكم من مادة النيكل. إنّه ثقب مركزي ومحور مشترك مع محور (CRT). تعتمد شدة حزم التحكم على عدد الإلكترونات المنبعثة من الكاثود. للشبكة انحياز سلبي يتحكم في تدفق الإلكترونات. يتم تسريع الإلكترون الذي يمر من شبكة التحكم من خلال الإمكانات الإيجابية العالية التي يتم تطبيقها عبر شبكات ما قبل التسارع والتسارع. يتم تركيز شعاع الإلكترون بواسطة أنود التركيز. بعد مرور الشعاع من خلال أنود التركيز يمر عبر لوحات الانحراف ويذهب إلى شاشة الفلورسنت.
بناء بندقية الإلكترون:
تتمثل الوظيفة الرئيسية لبندقية الإلكترون في إنتاج وتسريع شعاع الإلكترون داخل الأنبوب المفرغ في (CRT). لتوليد وتسريع البندقية يتطلب سخان، أقطاب كاثود، وشبكة، وأنواع مختلفة من الأنودات. يتم عرض الشرح التفصيلي لأجزائها أدناه:
- السخّان (Heater): السخّان يحول الطاقة الكهربائية على شكل حرارة. يحتوي على مقاومة تعيق تدفق التيار وتحوله إلى طاقة حرارية. يقوم السخّان بتسخين أقطاب الكاثود ويصدر الإلكترونات.
- شبكة التحكم (Control Grid): شبكة التحكم عبارة عن أسطوانة نيكل. إنّه الكأس المعدني الذي يحتوي على نفاذية منخفضة من الفولاذ. يبلغ طوله حوالي (15) ملم ويبلغ قطره (15) ملم. يتم حفر ثقب يبلغ حوالي (0.25) مم في غطاء الشبكة لتدفق الإلكترون. تعتمد شدة شعاع الإلكترون الذي يمر عبر الشبكة على انبعاث الإلكترونات. شبكة التحكم عبارة عن انحياز سلبي بسبب تحكمها في تدفق الإلكترونات.
- الأنود المسبق للتسريع والتسريع (Pre-Accelerating & Accelerating Anode): قام الأنود المسبق التسريع والمتسارع بتسريع الحزم التي تمر عبر البندقية. ترتبط هذه الأنودات بإمكانية عالية لتسريع الإلكترونات.
- تركيز الأنود (Focussing Anode): بعد المرور عبر أقطاب التسريع والتسريع المسبقة، تمر الإلكترونات عبر حزمة التركيز. ينتج أنود التركيز حزمًا من الإلكترونات شديدة التركيز.
يتم وضع بندقية الإلكترونات داخل الأنبوب الزجاجي بحيث لا يتفاعل شعاع الإلكترون مع جزيئات الهواء.
