Elektronkällor

Elektronkällor är enheter eller material som avger elektroner, vanligtvis i ett vakuum, och används i vetenskapliga instrument och tekniska apparater. De delas ofta in i termiska, fältemissions- och fotoelektroniska källor beroende på hur emissionen uppnås.

Termiska elektronkällor uppstår när en katod upphettas till hög temperatur så att elektroner får tillräcklig energi för att övervinna arbetsfunktionen hos ytan. Vanliga material är wolframkathoder och oxiderat wolfram. Dessa källor används i äldre vakuumrör och i många elektronmikroskop. Emissionen är temperaturstyrd och kan ge hög ström, men kräver uppvärmning och har begränsad livslängd beroende på ytförslitning och underhåll.

Fältemissionskällor drar ut elektroner med starkt elektriskt fält från skarpa spetsar. Typiska material är tunna wolframspetsar eller kolnanotuber. Fördelen är hög strömtäthet, snabb respons och lågt arbetstryck, medan kraven på mycket god vakuum och spetsunderhåll gör driften känslig.

Fotoelektroniska källor avger elektroner när ljus träffar en källyta och tillför energi. Vanliga foto-kathoder inkluderar material som Cs2Te, GaAs och Cs2O. Dessa används i acceleratorkomponenter, fotomultiplikatorer och elektronoptik där kontrollerad emission och specifika våglängder är önskvärda. Kvantisk effektivitet och spektrum är viktiga egenskaper.

Användningar och prestanda: Elektronkällor används i elektronmikroskop (SEM/TEM), katodstrålerör och röntgenrör där elektroner kolliderar med en target för att bilda röntgenstrålar, samt i partikelacceleratorer och olika typer av elektronstrålebaserad teknik. Viktiga parametrar är emissionsström (I), strömdensitet (J), energi spridning, livslängd och krav på vakuum samt spännings- eller fältstyrka.

Säkerhet och underhåll innefattar hantering av höga spänningar, vakuumkvalitet och, vid fotoniska källor, ljuskällor och strålningsrisker.