ウェーネルト・シリンダー
 |
ウェーネルトシリンダー（ウェーネルトキャップ、グリッドキャップ、あるいは単にウェーネルトとも呼ばれる）は、一部の熱電子デバイスの電子銃アセンブリに含まれる電極であり、電子ビームの集束と制御に用いられる。 1902年から1903年にかけて発明したドイツの物理学者アーサー・ルドルフ・ベルトルト・ウェーネルトにちなんで名付けられた。[ 1 ]ウェーネルトシリンダーは、ブラウン管や電子顕微鏡の電子銃、そして細く集束した電子ビームが必要なその他の用途に用いられる。
構造
ウェネルトキャップは、上面のない中空の円筒形をしています。円筒の底面の中央には、直径が通常200～1200μmの開口部（貫通孔）があります。円筒の底面は、多くの場合、白金箔またはタンタル箔で作られています
動作
ウェネルトは制御グリッドとして機能し、また収束静電レンズとしても機能します。電子エミッターはウェネルト開口部の真上に配置され、アノードはウェネルト開口部の下に配置されます。アノードはエミッターに対して高い正電圧（通常+1kV～+30kV）にバイアスされ、エミッターからアノードに向かって電子を加速し、ウェネルト開口部を通過する電子ビームを生成します
ウェーネルト陰極は、エミッター（通常はV字型（あるいは尖った形状）の先端を持つタングステンフィラメントまたは六ホウ化ランタン（LaB 6）熱陰極）に対して負電圧（典型的には-200V～-300V）にバイアスされます。このバイアス電圧は反発的な静電場を作り出し、陰極の大部分の領域からの電子放出を抑制します。
エミッタチップはウェーネルト開口部の近くに配置されており、適切なバイアス電圧がウェーネルト開口部に印加されると、チップの小さな領域に正味の電界（陽極引力とウェーネルト斥力の両方による）が形成され、チップのその領域のみから電子が放出されます。ウェーネルトバイアス電圧はチップからの電子放出面積を決定し、これによりビーム電流とビームの電子源の有効サイズが決まります。
ウェーネルトの負バイアス電圧が増加すると、先端の放射面積（およびそれに伴うビーム径とビーム電流）が減少し、最終的にはビームが「ピンチオフ」するほど小さくなります。通常の動作では、バイアスは通常、ピンチバイアスよりもわずかに正に設定され、所望のビーム品質とビーム電流のバランスによって決定されます。
ウェーネルトバイアスは、ビームの集束と電子源の実効サイズを制御します。これは、非常に小さなスポット（走査型電子顕微鏡用）または非常に平行なビーム（回折用）に集束する電子ビームを生成するために不可欠です。より小さな電子源は、より小さなスポット、またはより平行なビームに結像できますが、明らかなトレードオフとして、総ビーム電流が減少します。
参考文献
- ^フレミング、アンブローズ (1934). 「熱電子管の歴史と発展について」. Journal of Scientific Instruments . 11 (2): 44–49 . Bibcode : 1934JScI...11...44F . doi : 10.1088/0950-7671/11/2/ 303
