Elektron Tabancası Nedir?

Elektron ışınları, iletişimdeki amplifikatörler, televizyon, radar tabancaları ve bilgisayar monitörleri ve yüksek enerjili hızlandırıcılar da dahil olmak üzere birçok kritik uygulama için çok yüksek güçlü mikrodalgaları üretmek için vakum cihazlarında kullanılır. Bu elektron ışınlarının kalitesi, elde edilebilecek çıkış gücünü ve verimliliği doğrudan etkiler. Elektron tabancası bu ışınlar adına en kritik unsurdur. Çünkü yalnızca elektron kaynağı olarak hareket etmekle kalmaz, aynı zamanda ışının birincil şekillendirilmesinden de sorumludur. Tüm yüksek güçlü mikrodalga tüpleri, demet halinde serbest elektron akışına dayanır. Elektron akışı, hemen hemen her zaman, birkaç emisyon mekanizmasından biri sayesinde, katodu yüksek elektron akımı yoğunluğu yayan bir vakum elektron tabancasına yüksek voltaj (DC veya darbeli) uygulanarak üretilir.

İdeal Katodun Temel Özellikleri ise şöyledir:

Isıtma veya bombardıman gibi herhangi bir ikna olmaksızın elektronları serbestçe yayar elektronlar bir metalden diğerine geçtikleri gibi kolayca vakuma sızarlar.
Sınırsız bir akım yoğunluğu sağlayarak bol miktarda yayımını sağlar
Sonsuza kadar sürer, elektron emisyonu ihtiyaç duyulduğu sürece bu akım bozulmadan devam eder.

Elektron tabancası, haliyle elektronları düzgün bir şekilde yayar, pratik olarak sıfır hızda hareket eder. Çeşitli uygulamalar için elektron tabancasının tasarımı, küçük bir emisyon hacmi ve iyi bir güvenilirlik elde etmede birinci derecede önemlidir. Elektron tabancasının tasarımı için, elektron üretiminin temelleri, elektrik ve manyetik alanlarda elektronların hareketi, yüksek voltaj yalıtım teknolojisi vb. hakkında net bir fikir sahibi olunmalıdır.

Elektron tabancası, yönlendirilmiş bir elektron akışını üretmek ve hızlandırmak için bir cihazdır. Bazen, ışının kontrol edilebilmesi, yani darbeli olabilmesi için bir ön gerilim elektrotu ile sağlanır. Ancak termal uygulamalarda ışın normalde süreklidir. Bu uygulama için genelde bir kara kutu olarak bir elektron tabancasının kaba bir şemasını kullanılır. Kiriş, silindirik veya düz bir çizgi yani lineer olarak kabul edilebilir.

İlk bakışta aşağıdaki gözlemler yapılabilir:

1) Gaz molekülleri ile çarpışmada enerji kaybını önlemek için elektron tabancası vakum altına yerleştirilir.

2) Elektron ışını minimum kesite ulaştıktan sonra sürekli genişler.

İlginizi Çekebilir: Elektronik Ateşleme Sistemi Nedir? Nasıl Çalışır?

Elektron Tabancası Parçalarının Evrimi

Elektron tabancasının sürekli, yüksek hızlı yönlendirilmiş bir elektron akışı ürettiğini zaten söylemiştik. Tanımı karşılayacak bir elektron tabancası tasarlamak için şunlar gerekir:

Zamanla sürekli olarak serbest elektron tedarik edebilen bir elektron kaynağı. Bu bileşen “katot” olarak bilinir.

Bu tabanca, iki elektrotun olabilecek en basit geometrisine sahiptir. Yani bu şu anlama gelir, bir odaklama elektrotu ve bir anot artı bir emitörü. Bu konfigürasyona DIODE denir. Mikrodalga tüpü için herhangi bir hedef olmayacaktır ve anot metal ağdan veya ince bir metal folyodan yapılabilir.

Yayıcı Verimliliğinin Artırılması

Bombardımanlı katot tabancaları: Yüksek güçlü tabancalarda emitörün ömrünü artırmak için emitörün ince şeritlerinin yerini kalın bloklar alır. Filament giriş gücünü ve filament ısıtma akımının elektron demeti üzerindeki elektromanyetik etkisini azaltmak için, blok 2 ila 4 keV mertebesinde enerjiye sahip yüksek hızlı elektronlarla bombardıman edilerek ısıtılır. Bu durumda iletim kaybı, doğrudan ısıtılan tip katotlardan daha azdır.

Sonuç olarak, elektron ışınları, çeşitli emisyon mekanizmalarıyla metal katottan üretilebilir. Elektron tabancası için gerekli olan emisyon mekanizması türleri, elektron ışınının özel uygulamasına bağlıdır. Örneğin, katılardan elektron emisyonunun tüm yöntemleri arasında, termal uygulamalar için elektron tabancaları için termiyonik emisyon en çok tercih edilen yöntemdir. Oysa büyük darbeli güç sistemi için, gigawatt güç darbeli yüksek akım elektron ışınları üretmek için EEE yöntemleri kullanılır. Yine katot malzemesi seçimi elektron demetinin kalitesini ve kullanışlılığını belirler. Son olarak, bir elektron tabancasının dikkatli tasarımıyla iyi kalitede, düzgün şekillendirilmiş bir elektron ışını elde edilebilir.