Plasma phóng điện khí - Điều khiển chùm electron trong điện trường và từ trường

ĐIỀU KHIỂN CHÙM E TRONG ĐIỆN , TỪ TRƯỜNG HƯỚNG DẪN : PGS.TS LÊ VĂN HIẾU THỰC HIỆN: HV VÕ KIÊN TRUNG BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 Địa bạn tải: Địa bạn tải: http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.h http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.h Nơi bạn thảo luận: Nơi bạn thảo luận: http://myyagy.com/mientay/ http://myyagy.com/mientay/ Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:: Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Dự án dịch học liệu mở:: Dự án dịch học liệu mở http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html Liên hệ với người quản lílítrang web:: Liên hệ với người quản trang web Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com Gmail: frbwrthes@gmail.com I.CƠ CHẾ : BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 1- SỰ TƯƠNG TỰ QUANG –CƠ : QUANG CƠ  Một nguyên lý  Trong học có quang học nguyên lý Fermat Theo nguyên lý này, ánh sáng lan truyền từ điểm A đến điểm B tất quỹ đạo truyền theo quỹ đạo mà thời gian cần thiết để hết quỹ đạo cực trị nguyên lý tác dụng tối thiểu, biểu diễn dạng toán học sau (1) BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 Từ nguyên lí Fermat rút điều kiện quang học: - Định luật truyền thẳng: Trong môi trường đồng đẳng hướng ( vchiết suất đồng đều), ánh sáng truyền theo đường thẳng - Định luật phản xạ: Khi tia sáng phản xạ mặt phân cách hai môi trường góc phản xạ góc tới → ox α’ = α (2) - Định luật khúc xạ: Khi tia sáng từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường có chiết suất n2, bị khúc xạ mặt phân cách hai môi trường Tỉ số giữa→ c tới góc gó → phản xạ thoả mãn điều kiện: vox v α α Sinα n2 = Sinβ n1 (3) BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ’ n1 n2 > n 15.08.15 Hiện tượng truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ Theo nguyên lí tác dụng tối thiểu học , hạt chuyển động từ điểm A đến điểm B trường theo quỹ đạo xác định tuân theo nguyên lí tác dụng tối thiểu:  mv  B  δ  ∫ Wd dt ÷ A  B = δ  ∫ dt ÷ A  =0 (4) mv 2 Wđ = :động hạt V: vận tốc hạt Giả sử electron chuyển động vào vùng có điện U từ điểm ban đầu Uo=0 với vận tốc ban đầu v0=0 Theo định luật bảo toàn lượng ta có: mv 2eU ⇒ ν= m = eU (5) BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 Phương trình (4) trở thành:  B mv  δ ∫ dt ÷ A   B mv ds  = δ ∫ v÷ A  =  B mv  δ ∫ ds ÷ A  m Do = conts B   δ  ∫ vds ÷ =0 A  Nên Thay (5) vào (6) (4) ⇔ B δ∫  A (6)  2eU ds ÷ =0 ÷ m  2e Do m =Const Neân B  δ ∫ U ds ÷ =0 A  BỢ MƠN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG (7) 15.08.15 Ta thaáy hai biểu thức (1) (7) hoàn toàn tương tự ⇒ Có thể xem quỹ đạo hạt tích điện trường tónh điện giống đường tia sáng môi trường xác định Ở đây, U đóng vai trò tương tự chiết suất n hay nói cách khác thay đổi đối U i chuyển động hạt vớ điện trường tónh tương tự thay đổi chiết suất môi trường truyền sáng Sự tương tự gọi tương tự quang cơ, cho phép ta xây dựng định luật lan truyền hạt điện BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 Các định luật coi định luật quang học chùm hạt điện:  - Định luật truyền thẳng: Trong vùng có điện không đổi ( U= Conts), hạt tích điện chuyển động thẳng  - Định luật phản xạ: Nếu chùm hạt tích điện phản xạ bề mặt đẳng góc tới góc phản xạ 10 BỢ MƠN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 THẤU KÍNH CHÍNH Tăng điện có nhiều ưu điểm:   Làm giảm ảnh hưởng lực đẩy Coulomb điện tích khơng gian  Giảm ảnh hưởng điện trường từ trường bên ngồi Giảm bán kính ảnh cách tăng điện màng húng thành công đáng kể thiết bị súng điện tử Năng suất khuếch đại: M= 58 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG rs rer = γ1 γ2 U er Us 15.08.15 SÚNG ĐIỆN TỬ VỚI HỆ HỘI TỤ TĨNH ĐIỆN 59 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 SÚNG ĐIỆN TỬ VỚI HỆ HỘI TỪ 60 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 Thấu kính tĩnh điện 61 U1 < U2 α β U1 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG sin α = sin β U2 U1 U2 15.08.15 a) HỘI TỤ QUANG CHÙM TIA SONG SONG 62 ẢNH VẬT TIÊU ĐiỂM b) HỘI TỤ CHÙM ĐIỆN TỬ THẤU KÍNH SỰ TƯƠNG TỰ GIỮA CHÙM HỘI TỤ QUANG VÀ CHÙM ĐiỆN TỬ BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 63 GÓC LỆCH KHOẢNG CÁCH TỪ TRỤC r CHÙM TIA SONG SONG YÊU CẦU HỘI TỤ: GĨC LỆCH LÀ MỘT HÀM TUYẾN TÍNH CỦA KHOẢNG CÁCH TỪ TRỤC: r = f tanθ BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 U1 U2 64 VÙNG VÙNG ỐNG DẠNG TRỤ v(z) r(z), v(z) thay đổi theo z r(z) v(r) v z BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 ε≠ α d ε= β ro z d1 ' ∂ ∂  r U 'o ( z )  U o ( z ) ∂  =−4 U ( z ) r ( z ) ∂  z z o ∂ r U o (z) ∂ z S1 ∂ r − U o (z) ∂ z S =− S1 ∫ S ' U 'o ( z ) r ( z )dz U o (z) r ≈ro ∂ r ∂ z − =tgα= S ro ro ∂ r ; d ∂ z U o (S1 ) ro − d1 15.08.15 S1 r =tgβ=− o d1 U o (S) r =− o d ∞ ∫ − ∞ BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ' U 'o ( z ) dz U o (z) 65 d = ∞, d1 = f 1 = f U o (S1 ) ∞ ∫ −∞ '' o U (z) dz U o (z) d = ∞ , d = f1 1 = f1 U o (S) ∞ ∫ −∞ '' o U (z) dz U o (z) f phụ thuộc vào dấu đạo hàm bậc hai U” nên: U” > ⇒ f > ⇒ thấu kính hội tụ 15.08.15 BỢ MƠN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG U” < ⇒ f < ⇒ thấu kính phân kỳ 66 HỆ THẤU KÍNH TĨNH ĐIỆN ĐƠN K G D d1 A d2 Ud ε1 15.08.15 ε2 4U d f= ε − ε1 UA − UD UD − UG ε2 = ;ε1 = d2 d1 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 67 Thấu kính từ 68 Fϕ ,vϕ vo Bz Fr Br BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG B vϕ vo vr 15.08.15 d r e =− Bo (z ) r dz 8mU o e = f 8U o ∞ B (z) ∫ o −∞ • f ln dương ⇒ thấu kính từ ln thấu kính hội tụ • Thành phần v ϕ làm điện tử có xu hướng xoay quanh trục thấu kính ⇒ ảnh vật qua thấu kính s15.08.15 quay mTộtĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ẽ bị góc BỢ MƠN VẬ LÝ 69 THẤU KÍNH TỪ Nguồn điện tử 70 Trục Quỹ đạo điện tử Tiêu điểm Cuộn dây đồng Vỏ b ọ c s ắ t BỘ MƠN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG Trường thấu kính từ 15.08.15 71 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 72 BỘ MÔN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 ... lực từ → FL → → =q v ⊗ B  Lực phụ thuộc vào điện tích hạt, độ lớn hướng vận tốc hạt mang điện Do đó, trường hợp từ trường khơng có tương tự quang học: từ trường mơi trường bất đẳng hướng, cịn điện. .. điện trường mơi trường đẳng hướng 20 BỢ MƠN VẬT LÝ ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG 15.08.15 QUỸ ĐẠO CỦA ELECTRON TRONG TỪ TRƯỜNG, ĐIỆN TRƯỜNG  Thấu kính điện tử dùng để hội tụ hay phân kỳ chùm điện. .. 15.08.15 Ta tìm điều kiện phản xạ chùm điện tử: Hướng chùm điện tử có vận tốc ban đầu v0 bề mặt kim loại ( Colector) có điện UC Điều kiện để điện tử rơi lên Colector Colector tích điện aâm UC