книги / Проектирование электронно-лучевых приборов

при [(51 + Я 1) //? „ ]< 1 .

3. Уменьшение размеров объекта может быть достигнуто умень­ шением радиуса отверстия модулятора при соответствующем уменьшении остальных параметров, позволяющем сохранить по­ стоянным значение запирающего напряжения Я3ап-

4. Для тетродиых пушек:

почти всегда с ростом тока (при увеличении %) размер объек­ та вначале уменьшается, затем возрастает;

увеличение потенциала второго анода при сохранении значе­ ний остальных параметров приводит к росту тока луча и размера

объекта; размер объекта несколько уменьшается при уменьшении рас­

стояния между первым и вторым анодами, а особенно при уменьшении толщины первого анода;

все факторы, влияющие на уменьшение размеров объекта, одновременно уменьшают ток луча.

При совместном траекторном анализе пушки и линзы уравне­ ние траектории имеет вид [54]

в пренебрежении членом, описывающим в (3.57) изменение угла наклона, получено упрощенное выражение для радиуса пере­ сечения с плоскостью 2=2нз траектории электрона, вылетающе­ го из точечного объекта на оси под углом <р к ней:

пределения плотности тока в плоскости гИз, а исследование КЧХ в различных плоскостях изображения [55] позволяет получить для плоскости оптимальной фокусировки при использовании вы­ резывающей диафрагмы выражение, аналогичное (3.45):

Как отмечалось выше, КЧХ системы оптических элементов равна произведению их КЧХ, поэтому КЧХ электронно-оптиче­ ской системы, включающей пушку и линзу, примет вид

Тэос (АГ. гО)) = Тэп (М М Тл (/V, г(0) = ехр [ - № „)>]. (3.64)

г*. = (Млг06У+ г1 = М ^в0/Ууск+(В= + С2/Г) (М Щ Ь ? . (3.65)

Используя преобразование (3.42), можно получить из (3.64) распределение плотности тока [55]

а распределение плотности тока можно получить в виде, анало­

Эти выражения совпадают с полученными ранее, если прене­ бречь коэффициентом Бъ\ и зависимостью р0 от г. В [54] приве­ дены выражения для г2из с точностью до членов 5-го порядка включительно, а также для случая, когда распределение плотно­ сти тока на катоде описывается квадратичной зависимостью. Аналогичным образом могут быть получены выражения для си­ стемы из нескольких линз, каждая из которых формирует объект

по

для следующей, однако при этом алгоритмы оценки электронно­ оптических характеристик усложняются.

Особенно актуальным является определение электронно-оптических характе­ ристик систем из нескольких линз для осциллографических ЭЛП, где их приме­ нение обусловлено стремлением получить стигматический пучок в условиях, когда каждая или большинство линз ЭОС астилматичны. В первом приближении задача проектирования системы линз здесь сводится к нахождению такого положения и режимов работы линз, при котором система в целом осуществляет фокусиров­ ку пучка «в точку», т. е. создает стигматичное изображение. При этом учитыва­ ются свойства первого порядка (увеличения, фокусные расстояния и т. п.) и обычно используется аппарат матриц преобразования [14]: каждая из линз пред­ ставляется матрицей {а*/}, которая описывает действие линзы на пучок с задан­ ными параметрами:

Хк=апх0-\-а12х'0\ х'к= а21х0-\-а22х'о,

где х0 и х'о — координата и угол наклона траектории электрона на входе линзы; хк и х'к — то же на ее выходе.

Элементы матрицы могут быть выражены через значения кардинальных эле­ ментов линзы, а перемножение матриц дает матрицу, описывающую влияние си­ стемы на пучок [14]. Применение таких методов для оптимизации многолинзо­ вых ЭОС обусловлено знанием зависимостей значений кардинальных элементов отдельных линз от их конструктивных параметров.

Из литературы могут быть получены такие зависимости для осесимметрич­ ных [39, 53] и квадрупольных [14] линз, в то время как для скрещенных линз при их получении необходим траекторный анализ всего класса конструкций, предполагаемых к применению. Для этой цели можно использовать методику [35] и результаты анализа скрещенных линз [56, 57].

Возвращаясь к общим вопросам проектирования ЭОС, мож­ но отметить, что выражения для КЧХ, полученные выше, могут быть использованы при модели­ ровании ЭОС (без учета влия­ ния аберраций отклонения), од­ нако для того, чтобы сравнить расчетные КЧХ с экспериментом,

покрытия. Для большинства ЭЛП регистрация электронного изо­ бражения и преобразование его в световое осуществляется слоем люминофорного покрытия, причем

т

Рис. 3.12. КЧХ ЭЛП для раз­ личных значений потенциала

модулятора:

1— для магнитной линзы; 2 —для ЭОС; 3—для люминесцентного экра­ на; 4 — результирующая КЧХ при­

бора

если предположить, что это преобразование происходит на тыль­ ной стороне слоя, то свет, проходя сквозь толщу люминофора, должен испытывать рассеяние. Считая это рассеяние диффузным, а индикатрису рассеяния ламбертовской, автор [39] получил вы­ ражение для КЧХ люминофорного слоя толщиной /:

где Кг (х) — модифицированная функция Бесселя. Несмотря на простоту модели, выражение (3.72) показывает хорошее совпа­ дение с экспериментом и может использоваться при проектирова­ нии ЭЛП. На рис. 3.11 приведены графики КЧХ ГЛЮм(М) и конт­ раста Клюи(Ш) в безразмерных координатах, позволяющие полу­ чать оценки КЧХ и контраста для любых значений /.

Возможности КЧХ как интегрального .параметра качества ЭОС и ее элемен­ тов можно показать на примере ЭЛП с триодной пушкой (Ям=0,175 мм, $г}-

Дифференцируя '(3.77) по 2 и решая полученное дифференци­ альное уравнение траектории с начальными условиями (3.80), можно получить систему из двух трансцедентных уравнений, свя­ зывающую х с А при заданных значениях /, $о, ц и Ь. Решение этой системы на ЭВМ дает значения хп и Ап>а также позволяет определить фррму оптимальной пластины [58] в виде таблицы значений У* (2*), где 2/ — осевые координаты, заданные с необ­ ходимым шагом. Эту таблицу можно использовать при автомати­ ческом формировании программ для станков с ЧПУ при обра­ ботке гибочных штампов, предназначенных для изготовления пла­ стин. В тех случаях, когда возможности производства не позво­ ляют изготавливать штампы с криволинейными образующими, путем перебора с оценкой чувствительности на ЭВМ могут быть определены варианты пластин с кусочно-линейной образующей, имеющей произвольное число изломов.

В качестве примера можно рассмотреть проектирование ОС для осциллографического ЗЛП со следующими исходными данными [58]: /=60* мм, /.= 350 мм, $о=1 мм, 3 = 5 0 мм, 3 уск= 3 кВ, 6=0,1 мм. В результате применения алгоритма синтеза получается образующая пластины ОС с чувствительностью 5 = 1,27 .мм/В, которая наилучшим образом аппроксимируется вариантом с двумя изломами: 21=11 мм, 22=20,8 мм, 5=1,24 мм/В. Траекторный анализ этого варианта дал уточненные результаты: 5=1,28 мм/В, 3= 51,2 мм.

В этом примере, как обычно, аналитические выражения (3.75) дают заниженные прогнозы, поскольку они получены в допущении отсутствия поля вне пределов пластин ОС. Следует отметить, что для всех случаев, когда 6<0,5$0 (т. е. пучку «разрешается» при­ ближаться к пластине, а не следовать эквидистантно ей на том же расстоянии, которое было на входе в ОС), в начальной части пластин оптимальной формы имеется параллельный участок. По­ этому применение ОС, в которых пластины сразу от входа на­ чинают расходиться, можно считать нерациональным.