Электронный проектор

Электро'нный прое'ктор,автоэлектронный микроскоп, безлинзовый электроннооптический прибор для получения увеличенного в 10 ⁵-10 ⁶раз изображения поверхности твёрдого тела. Э. п. был изобретён в 1936 немецким физиком Э. Мюллером. Основные части Э. п.: катод в виде острия с радиусом кривизны кончика ~10 ^-7-10 ^-8 м;стеклянная сферическая или конусообразная колба, дно которой покрыто слоем люминофора; и анод в виде проводящего слоя на стенках колбы или проволочного кольца, окружающего катод. При прогреве острия его кончик становится монокристаллическим и приобретает округлённую форму. Колба вакуумируется (остаточное давление ~10 ^-9-10 ^-11 мм рт. ст.) .Когда на анод подают положительное напряжение в несколько тыс. вольт относительно расположенного в центре колбы катода-острия, в непосредственной близости от кончика острия достигает 10 ^-7-10 ^-8 в/см.Это обеспечивает интенсивную автоэлектронную эмиссию (см. ) с кончика катода. Электроны, ускоряясь в радиальных (относительно кончика) направлениях, бомбардируя экран и вызывая свечение люминофора, создают на экране увеличенное изображение поверхности катода, отражающее симметрию кристаллической структуры острия (см. рис. ) .Увеличение в Э. п. равно отношению R/b r,где R -расстояние катод - экран, r -радиус кривизны острия, b - фактор, характеризующий отклонение формы эквипотенциальных поверхностей электрического поля от сферической. Э. п. ограничивают наличие тангенциальных составляющих скоростей автоэлектронов у кончика острия и (в меньшей степени) явление дифракции электронов. Предел разрешения Э. п. составляет (2-3)Ч10 ^-7 см.

 Э. п. применяется для изучения автоэлектронной эмиссии металлов и полупроводников, определения с разных граней монокристалла и пр. Для наблюдения ,изучения атомов различных веществ на металлической или полупроводниковой поверхности и т. д. Э. п. используют весьма ограниченно, т. к. намного большие возможности в этих отношениях даёт применение ионного проектора.

Рис. 2a. Изображения поверхности вольфрамового острия радиусом 950 Е при увеличении в 10 ⁶раз в электронном проекторе (а). На изображении можно видеть только структуру кристаллических плоскостей.

Рис. 2б. Изображения поверхности вольфрамового острия радиусом 950 Е при увеличении в 10 ⁶раз в гелиевом ионном проекторе (б) при температуре 22 К. С помощью ионного проектора за счёт разрешения отдельных атомов (светлые точки на кольцах) можно различить бисерно-цепочечную структуру ступеней кристалической решётки.

Электронный прожектор

Электро'нный проже'ктор,см. в ст. .

Электронный телескоп

Электро'нный телеско'п,редко применяемое в астрономии название телескопа, в котором приёмником радиации служит прибор фотоэлектронного изображения, например .

Электронный умножитель

Электро'нный умно'жи'тель(ЭУ), электронное устройство для усиления потока электронов на основе .ЭУ либо входит в состав некоторых электровакуумных приборов ( , ,ряда передающих телевизионных трубок- , и др., а также приёмно-усилительных ламп) либо используется как самостоятельный прибор - приёмник электромагнитного излучения (в диапазоне длин волн l 0,1- 150 нм) или частиц (электронов с энергиями до нескольких десятков кэв,ионов или нейтральных частиц с энергиями до нескольких Мэв) .Такие приёмники, обычно выполняемые с незащищенным (открытым) входным окном, называются ЭУ открытого типа. Их используют в установках, работающих в условиях естественного вакуума (при космических исследованиях), и в высоковакуумных измерит. устройствах (сканирующих , , ) .

 Различают ЭУ следующих основных типов: умножительные системы на дискретных электродах - динодах: канальные ЭУ (КЭУ) на непрерывных динодах с распределённым сопротивлением; системы из множества параллельных КЭУ, выполненные на основе т. н. микроканальных плат (МКП). В 60-х гг. 20 в. разработаны вакуумно-полупроводниковые («гибридные») ЭУ, в которых используется эффект размножения электронов в при бомбардировке полупроводниковых кристаллов, содержащих такие переходы, электронами с энергиями, достаточными для образования в кристалле парных зарядов электрон - дырка.

  В ЭУ на дискретных. динодах (см. рис. ) электроны, ускоренные и сфокусированные электростатическим (иногда магнитостатическим) полем, ударяются о поверхность динодов, вызывая вторичную электронную эмиссию (коэффициент вторичной эмиссии s » 3-30). КЭУ (см. рис. ) представляют собой трубку (канал) из стекла с высоким содержанием свинца либо из керамики - прямую или изогнутую. К трубке прикладывают напряжение в несколько кв,в результате в её полости возникает электростатическое поле. Под действием этого поля попавшие в канал электроны ускоряются и, соударяясь со стенками, вызывают вторичную электронную эмиссию (s » 2). Число актов размножения вторичных электронов и общий коэффициент усиления КЭУ зависят от напряжения, длины трубки, её внутреннего диаметра (например, при длине трубки 20-75 мм,внутреннем диаметре 0,5-1,5 ммкоэффициент усиления достигает 10 ⁵у прямых КЭУ и 10 ⁷у изогнутых). ЭУ на МКП представляет собой стеклянную пластину, пронизанную множеством (10 ⁴- 10 ⁶) параллельных отверстий (каналов) диаметром 10-150 мкм,образующих сотовую структуру; коэффициент усиления 10 ⁴- 10 ⁶.

 Одно из специфических требований, предъявляемых к ЭУ с открытым входом, - способность сохранять рабочие параметры при соприкосновении его эмитирующих поверхностей с воздухом. Этому способствуют защитные свойства тонкой (2,5-5 нм) окисной эмиссионной плёнки (BeO, Al ₂O ₃). Катод ЭУ с открытым входом (располагается во входной части) - обычно сплавной (CuBe, AgMgO). Эффективность катода оценивают числом эмиттируемых им электронов в расчёте на 100 квантов падающего электромагнитного излучения (квантовая эффективность) либо в расчёте на 1 бомбардирующую частицу (коэффициент вырывания). Квантовая эффективность для излучения с l =70 нмсоставляет около 20 (спадая до 0,1 при l =200 нм) ,для мягкого рентгеновского излучения - примерно 1-5. Коэффициент вырывания, например для катодов на основе AgMgO, растет с увеличением энергии ионов в диапазоне 2-10 кэвприблизительно от 1 до 5; при дальнейшем росте энергии наступает насыщение.

  Лит.:Тютиков А. М., Электронные умножители открытого типа, «Успехи физических наук», 1970, т. 100, в. 3; Берковский А. Г., Гаванин В. А., 3айдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, М., 1976.

  В. А. Гаванин.

Размножение электронов в канальном электронном умножителе: знаками + и - обозначены полярности приложенного к каналу напряжения; стрелками показаны траектории электронов.

Структурные схемы фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) с линейными динодными системами: а - с корытообразными динодами; б - с жалюзийными динодами; Ф - световой поток; К - фотокатод; В - фокусирующие электроды катодной (входной) камеры; Э - диноды; А - анод; штрихпунктирными линиями изображены траектории электронов.

Электронных вычислительных машин единая система

Электро'нных вычисли'тельных маши'н еди'ная систе'ма(ЕС ЭВМ), комплекс стационарных третьего поколения (на интегральных микросхемах) с широким диапазоном производительности (от десятков тысяч до нескольких млн. операций в 1 сек). Разработка и серийное производство ЕС ЭВМ осуществлены совместно специалистами НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, СССР и ЧССР.

  Для ЕС ЭВМ характерны программная совместимость (возможность выполнения программы, составленной для одной модели ЕС ЭВМ, на др. моделях системы), расширенная номенклатура периферийных устройств и развитая система .Программная совместимость достигается единством принципов построения всех ЭВМ, общей системой кодирования данных и единым составом инструкций; это позволяет иметь общую операционную систему и составлять программы, не ориентированные на конкретную ЭВМ системы. Аппаратные и программные средства обеспечивают работу ЭВМ в режимах мультипрограммном, пакетной обработки, реального масштаба времени, диалоговом, с разделением времени, а также в режиме «запрос - ответ ».

  Все ЭВМ единой системы построены по модульному принципу на основе стандартной системы связей между устройствами. Такое конструктивное решение обеспечивает однородность и преемственность технических средств ЕС ЭВМ, позволяет создавать вычислительные системы различной конфигурации с изменением её в процессе эксплуатации, повышать производительность путём замены центрального другим процессором из набора ЕС ЭВМ, расширять объём оперативной памяти и состав периферийных устройств.

  ЕС ЭВМ постоянно совершенствуется и развивается; в 1977-78 в стадии разработки и освоения находятся ещё 6 ЭВМ: ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, ЕС-1065.

  Ядром каждой ЭВМ является процессор, состоящий из центрального устройства управления (ЦУУ), арифметико-логического устройства (АЛУ) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) (конструктивно ОЗУ может либо входить в состав процессора либо представлять собой самостоятельное устройство). Процессоры имеют систему прерываний программы и позволяют осуществлять многопрограммную работу ЭВМ, а также совместную работу периферийных устройств. Обмен данными между процессором и периферийными устройствами производится через селекторные и мультиплексные каналы. Сопряжение устройств управления с каналами обеспечивается стандартной системой связей с унифицированными конструктивными и логическими элементами и стандартизованными сигналами.

  В состав периферийного оборудования входят запоминающие устройства: на магнитных барабанах (ёмкостью 2 и 16 Мбайт), на постоянных (несменяемых) магнитных дисках (100 Мбайт), со сменными пакетами магнитных дисков (7,25 и 29 Мбайт), на магнитных лентах (20-40 Мбайт) и на магнитных картах (125 Мбайт); устройства ввода - вывода данных: на перфолентах (скорость ввода 1000 и 1500 строк в сек,вывода - 100, 150, 200 строк в сек) ,на перфокартах (ввод - 500, 1000, 1500, 2000 карт в мин,вывод- 100, 250 карт в мин) ;алфавитно-цифровые печатающие устройства (скорость печати 600, 900 и 1100 строк в мин) ,планшетные и рулонные графопостроители; устройства непосредственной связи человека-оператора с ЭВМ (алфавитно-цифровые и графические дисплеи, электрические пишущие машины). Отдельную группу составляют устройства подготовки данных.

  Для создания вычислительных систем коллективного пользования (см. ) в составе ЕС ЭВМ имеются средства телеобработки данных, в том числе аппаратура (модемы, устройства защиты от ошибок, вызывные устройства), устройства сопряжения каналов с аппаратурой передачи данных, абонентские пункты ( ) ,оснащенные устройствами ввода - вывода информации и её отображения. Программное обеспечение ЕС ЭВМ реализуется в виде операционных систем, которые обеспечивают эффективное функционирование ЭВМ независимо от её конфигурации и характера решаемых задач, управляют прохождением заданий, повышают производительность ЭВМ за счёт реализации различных режимов её работы (например, мультипрограммного), распределяют вычислительные ресурсы между выполняемыми программами, контролируют работу технических средств. На основе ЕС ЭВМ можно создавать многопроцессорные н многомашинные комплексы для решения разнообразных задач в области организации, управления, планирования и учёта, обработки и анализа больших массивов информации, научных, технических и инженерных расчётов и т. д.

Основные характеристики ЭВМ единой системы

  Лит.:Шелихов А. А., Селиванов Ю. П., Вычислительные машины, М., 1973; Единая система ЭВМ, под ред. А. М. Ларионова, М., 1974; Система документации единой системы ЭВМ, под ред. А. М. Ларионова, М., 1975.

  В. Н. Квасницкий.

Электронограф

Электроно'граф,прибор для исследования атомного строения твёрдых тел и газовых молекул с помощью дифракции электронов (см. ) .Э. - вакуумный прибор, его схема аналогична схеме .В колонне, основном узле Э., электроны, испускаемые катодом - раскалённой вольфрамовой нитью, разгоняются высоким напряжением (20-1000 кв -быстрые электроны и до 1 кв- медленные электроны). С помощью диафрагм и магнитных линз формируется узкий электронный пучок, который направляется в камеру объектов на исследуемый образец, установленный на специальном столике. Рассеянные электроны попадают в фотокамеру и на фотопластинке (или экране) создаётся дифракционная картина (электронограмма), которую можно рассматривать как визуально, так и с помощью вмонтированного в Э. микроскопа. Э. снабжают различными устройствами для нагревания, охлаждения, испарения образца, для его деформации и т. д.

  Э. включает в себя также вакуумную систему и блок электропитания, который содержит источники накала катода, высокого напряжения, питания электромагнитных линз и различных устройств, расположенных в камере объектов. Питающее устройство обеспечивает изменение ускоряющего напряжения по ступеням (например, в Э. «ЭР-100» 4 ступени: 25, 50, 75 и 100 кв). Разрешающая способность Э. составляет тысячные доли ъ и зависит от энергии электронов, сечения электронного пучка и расстояния от образца до экрана, которое в современных Э. может изменяться в пределах 200-600 мм.В конструкции Э. предусмотрена система непосредственной регистрации интенсивности рассеянных электронов с помощью цилиндра Фарадея или вторичного электронного умножителя открытого типа.

  В приборе, предназначенном для исследования дифракции медленных электронов, требуется поддерживать в колонне вакуум 10 ^-8-10 ^-9 мм рт. ст.

  Лит.:Кушнир Ю. М., Алексеев Н. В., Левкин Н. П., Современные электронографы, «Приборы и техника эксперимента», 1967, № 1; Дворянкин В. Ф., Митягин А. Ю., Дифракция медленных электронов - метод исследования атомной структуры поверхностей, «Кристаллография», 1967, т. 12, в. 6. См. также лит. к ст. .

  Р. М. Имамов.

Электронография

Электроногра'фия(от и ) ,метод изучения структуры вещества, основанный на рассеянии ускоренных электронов исследуемым образцом. Применяется для изучения атомной структуры кристаллов, аморфных тел и жидкостей, молекул в газах и парах. Физическая основа Э. - дифракция электронов (см. ); при прохождении через вещество электроны, обладающие волновыми свойствами (см. ), взаимодействуют с атомами, в результате чего образуются отдельные дифрагированные пучки. Интенсивности и пространственное распределение этих пучков находятся в строгом соответствии с атомной структурой образца, размерами и ориентацией отдельных кристалликов и другими структурными параметрами. Рассеяние электронов в веществе определяется электростатическим потенциалом атомов, максимумы которого в кристалле отвечают положениям атомных ядер.

  Электронографические исследования проводятся в специальных приборах - и ;в условиях вакуума в них электроны ускоряются электрическим полем, фокусируются в узкий светосильный пучок, а образующиеся после прохождения через образец пучки либо фотографируются (электронограммы), либо регистрируются фотоэлектрическим устройством. В зависимости от величины электрического напряжения, ускоряющего электроны, различают дифракцию быстрых электронов (напряжение от 30-50 кэвдо 1000 кэви более) и дифракцию медленных электронов (напряжение от нескольких вдо сотен в) .

 Э. принадлежит к дифракционным структурным методам (наряду с и ) и обладает рядом особенностей. Благодаря несравнимо более сильному взаимодействию электронов с веществом, а также возможности создания светосильного пучка в электронографе, экспозиция для получения электронограмм обычно составляет около секунды, что позволяет исследовать структурные превращения, кристаллизацию и т. д. С другой стороны, сильное взаимодействие электронов с веществом ограничивает допустимую толщину просвечиваемых образцов десятыми долями мкм(при напряжении 1000-2000 кэвмаксимальная толщина несколько мкм) .

 Э .позволила изучать атомные структуры огромного числа веществ, существующих лишь в мелкокристаллическом состоянии. Она обладает также преимуществом перед рентгеновским структурным анализом в определении положения лёгких атомов в присутствии тяжёлых (методам нейтронографии доступны такие исследования, но лишь для кристаллов значительно больших размеров, чем для исследуемых в Э.).

  Вид получаемых электронограмм зависит от характера исследуемых объектов. Электронограммы от плёнок, состоящих из кристалликов с достаточно точной взаимной ориентацией или тонких монокристаллических пластинок, образованы точками или пятнами (рефлексами) с правильным взаимным расположением.