Technische Elektronik: Zweiter Band Stromsteuernde Und Elektronenoptische Entladungsgeräte

ISBN-13: 9783642929168 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 390 str.

Max Knoll; Joseph Eichmeier

Opis

Im er; ten Band cle;; Buehes uber Teehni: sehe Elektronik wurdell die Grundlagpn der Hoehvakuum-, Gas- und Fe;;tkorper-Entladungti gerate, die wichtigsten Verfahren zur Her; tcllung (lie;.;er Gerate und dip Vakuumtechnik behandelt. Der vorliegende zweite Band;.;etzt den Inhalt dm; ersten Bamles alt, bekannt voraus und befasst sieh vOIwiegeIHl mit den Entladungsgeraten selbst, ihren ver;;chipaenenEigenHehaften, Formen, Daten und DimcIlsionierungsformeln. Beide Bande entstanden aus Vorlesungen uber Teehnisehe Elektronik, die von 1947 bis 1956 an der Universitat PriJl( eton und von 1956 bis heute an der TeehnisclH'1l Hoehsehule Munehen gehalten wurden. Der Inhalt de8 zweitt'n Bandes ist in zwei Kapitel gegliedert: im ersten werden die;;tromsteuernden Hoehvakuum-, Gas- und Festkorper Entladungsgerate, im zweiten Teil die elektronenoptischen Geratp (eim;ehJiesslich der Teilchenbeschleuniger) behandelt. Vom er;;ten KapitPl ist einige au; aen Absehnitten uber Hochvakuumrohren bereits im Band I gebracht worden. DieH geschah mit Rueksicht auf die Studenten der Starkstromtechnik und anderer Fachrichtungen, fur die im wesent lichen die Kenntnis

Spis treści

1 Stromsteuernde Hochvakuum-, Gas- und Festkörper-Entladungsgeräte.- I. Hoehvakuumdioden und ihre Entladungsformen.- A. Energieprofile emittierter Elektronen zwischen Kathode und Anode..- 1. „Kontaktspannung“ Uk.- 2. Energieprofile für UK < UA (bremsendes Kontaktfeld; Fall der stromsteuernden Glühkathodenröhren).- 3. Energieprofile für UK > UA (beschleunigendes Kontaktfeld; Fall des thermionischen Energiewandlers).- B. Kennliniengleichungen für Hochvakuumdioden mit ebener bzw. zylinderförmiger Massivglühkathode.- 1. Sättigungsbereich (Ua < Us).- 2. Anlaufstrombereich (Ua > 0).- a) Diode mit ebenen Elektroden.- b) Diode mit zylinderförmigen Elektroden.- 3. Raumladungsbereich (0 < Ua< Us).- a) Diode mit ebenen Elektroden.- b) Diode mit zylinderförmigen Elektroden.- c) Graphisch-experimentelle Bestimmung der Raumladungskonstanten K.- C. Daten von Hochvakuum-Gleichrichtern.- 1. Betriebsdaten.- 2. Emissions- und Heizdaten.- 3. Konstruktionsarten.- D. Röntgenröhren.- 1. Mechanismus der Röntgenstrahlerzeugung.- 2. Strahlungsleistung einer Röntgenröhre.- 3. Wirkungsgrad, Güte und Belastbarkeit einer Röntgenröhre.- 4. Absorption von Röntgenstrahlen.- 5. Technische Röntgenanlagen.- a) Aufbau von Röntgenröhren.- b) Schaltungen zum Betrieb von Röntgenröhren.- c) Anwendungen von Röntgenröhren.- E. Hochvakuum-Photodioden (Photozellen).- 1. Lichtstärke und Lichtfluß.- 2. Lichtempfindlichkeit von Photozellen.- 3. Ia-Ua-Kennlinienfeld und Betriebsschaltung einer Photozelle.- 4. Ausführungsformen und Daten technischer Photozellen.- II. Gasgefüllte Dioden und ihre Entladungsformen.- A. Dioden mit selbständigen Entladungen.- 1. Glimmentladungs-Dioden.- a) Dioden mit normaler Glimmentladung (Stromdichte jn = 0,01 bis 10 mA/cm2; Gasdruck etwa 10?2 bis 10 Torr).- b) Dioden mit anormaler Glimmentladung (Stromdichte jan > 10 mA/cm2).- c) Dioden mit „behinderter“ Glimmentladung.- d) Dioden mit „Hohlkathoden-Entladung“.- e) Dioden mit „Spritzentladung“.- 2. Lichtbogen-Dioden.- a) Der Quecksilberdampf-Gleichrichter.- b) Die Wolfram- Punktlichtlampe.- c) Bogenlampen mit Kohleelektroden.- B. Dioden mit unselbständigen Gasentladungen.- 1. Dioden mit unselbständiger Kaltkathoden-Gasentladung.- a) Ionisationskammer.- b) Gasgefüllte Photozelle.- c) Gasentladungs- (Geiger-Müller-(Zählrohre.- d) Corona-Stabilisatorröhren.- 2. Dioden mit (unselbständiger) Glühkathoden-Gasentladung.- a) Ia-Ua-Kennlinien einer Glühkathoden-Gasdiode bei verschiedenem Druck.- b) Räumlicher Potential verlauf in einer Glühkathoden-Gasdiode bei wachsendem Gasdruck.- c) Ausführungsformen von Gasdioden mit Glühkathoden.- C. Dimensionierung von Gasdioden auf Grund ihrer Entladungseigenschaften.- 1. Bestimmung der Entladungseigenschaften mit Hilfe der Sondenmethodik.- 2. Ähnlichkeitsgesetze für Gasdioden.- III. Hochvakuumtrioden.- A. Kennliniengleichungen.- B. Potential verlauf und Elektronenbahnen.- 1. Triode mit ebenen Elektroden.- 2. Triode mit Zylindere lektroden.- C. Berechnung des Durchgriffs.- 1. Triode mit ebenen Elektroden.- 2. Triode mit zylindrischen Elektroden.- D. Abhängigkeit des Durchgriffs von den Betriebsdaten.- 1. Vergrößerung des Durchgriffs mit Abnahme von Ia durch Inselbildung.- 2. Verkleinerung d es Durchgriffs durch Raumladung.- E. Ausführungsformen von Hochvakuumtrioden.- 1. Trioden für niedrige Leistungen und Frequenzen bis 1000 MHz.- 2. Trioden für niedrige Leistungen und Frequenzen über 1000 MHz (Scheibentrioden).- 3. Trioden für hohe Leistungen (Sendetrioden).- 4. Nachteile der Trioden.- IV. Hochvakuum-Mehrpolröhren.- A. Steuerspannung in Mehrgitterröhren.- B. Stromverteilung in Mehrgitterröhren mit einem positiven Gitter.- C. Potentialverlauf in Mehrgitterröhren.- D. Typische Mehrgitterröhren.- 1. Tetroden.- a) Raumladegitter-Tetrode.- b) Schirmgitter-Tetrode.- c) Ausführungsformen und Anwendungen von Tetroden.- 2. Pentoden.- a) Wirkungsweise und Kennlinien.- b) Typische Daten und Anwendungen.- 3. Hexoden, Heptoden und Oktoden.- a) Wirkungsweise und Kennlinien.- b) Anwendungen.- E. Photovervielfacherröhren (“Photomultiplier”).- 1. VervielfachungsVorgänge.- 2. Typische Betriebsdaten.- 3. Bauformen.- 4. Anwendungen.- F. Mehrpolige Hochvakuum-Schalt- und Zählröhren.- 1. Dekadische Elektronenstrahl-Schaltröhre mit axialem Magnetfeld..- a) Aufbau.- b) Schaltvorgang.- 2. Dekadische Zählröhre mit Leuchtschirm-Anzeige.- V. Gasgefüllte Mehrpolröhren.- A. Glühkathoden-Gastriode (Thyratron).- 1. Aufbau und Wirkungsweise.- 2. Betriebsdaten.- 3. Anwendungen.- B. Gastrioden mit flüssiger Quecksilberkathode (Zündstift-Trioden).- 1. Ignitron.- 2. Excitron.- 3. Anwendungen.- C. Kaltkathoden-Mehrpolröhren.- 1. Schaltröhren (Relaisröhren).- 2. Zählröhren.- 3. Signalröhren.- VI. Zweipolige Festkörper-Entladungsgeräte.- A. Charakteristische Daten anorganischer Halbleiter.- B. Festkörperdioden.- 1. Elektrische Eigenschaften und Bändermodelle.- 2. Ausführungsformen von Festkörperdioden.- a) Selendioden.- b) Cu2O-Dioden (Kupferoxydul-Gleichrichter).- c) Germanium- und Siliziumdioden.- d) Kapazitätsdioden.- e) Zenerdioden.- f) Tunneldioden.- g) Rückwärts- (Backward-)Dioden.- C. Photo widerstände, Photodioden und Photoelemente.- 1. Innerer lichtelektrischer Effekt.- 2. Ausführungsformen von lichtempfindlichen Halbleiter-Bauelementen.- a) Photowiderstände.- b) Photodioden.- c) Photoelemente.- D. Heißleiter (Thermistoren).- VII. Festkörper-Mehrpolgeräte.- A. Niederfrequenz-, Hochfrequenz- und Leistungs-Transistoren.- 1. Niederfrequenz-Transistoren.- 2. Hochfrequenz-Transistoren.- 3. Leistungs-Transistoren.- B. Sonderformen von Transistoren.- 1. Spitzentransistor.- 2. Unipolar- (Feldeffekt-)Transistor.- 3. Schalt-Transistor.- 4. Transistor-Tetrode (Doppelbasis-Transistor).- 5. Phototransistor.- C. Thyristoren (gesteuerte Silizium-Gleichrichter).- 1. Spannungsgesteuerter Thyristor.- 2. Lichtgesteuerte Thyristoren.- D. Doppelbasisdiode (“Faden-Transistor”).- VIII. Weitere Festkörper-Entladungsgeräte.- A. Elektrolumineszenz-Lampen und-Bildverstärker.- 1. Mechanismus der Elektrolumineszenz.- 2. Ausführungsformen von Elektrolumineszenz-Lampen.- a) Lampe mit ZnS-Leuchtstoffschicht.- b) Infrarot-Strahler mit GaAs-Sperrschicht.- 3. Festkörper-Bildverstärker.- B. Atombatterien.- 1. Prinzip.- 2. Ausführungen.- a) Atombatterie mit direkter Erregung („Quantentransformator“).- b) Atombatterie mit indirekter Erregung.- C. Kristallzähler.- 1. Einkristallzähler.- 2. Sperrschichtzähler.- a) Germanium- und Silizium-p-n-Sperrschichtzähler.- b) Germanium- bzw. Silizium-p-i-n-Sperrschichtzähler.- 3. Kristall-Auslösezähler.- D. Hallgeneratoren.- E. Halbleiter-Kühlelemente.- IX. Mikro-Transistorsysteme.- A. Integrierte Dünnfilmschaltungen.- B. Integrierte Halbleiterschaltungen.- X. Laser.- A. Spontane und induzierte Strahlungsemission.- B. Laserarten.- 1. Festkörper-Laser.- a) Rubin-Laser.- b) Dioden-Laser.- 2. Gas-Laser.- C. Eigenschaften und Anwendungen der Laserstrahlung.- 1. Eigenschaften.- 2. Technische Anwendungen.- XI. Literaturverzeichnis zum Kapitel 1.- 2 Elektronenoptische Geräte.- I. Elektronenlinsen.- A. Bedingungen für die „optische“ Ausbreitung eines Elektronenstrahls.- 1. Weglängen-Bedingung.- 2. Bedingung hinsichtlich der Ladungsabstoßung.- B. Elektrische Elektronenlinsen.- 1. Allgemeines.- a) Einteilungsarten.- b) Elektrische Eigenschaften.- 2. Scheibenlinsen.- a) Allgemeine Berechnung der Brennweiten.- b) Brennweitenformeln für typische Scheibenlinsen.- c) Anwendungen der Scheibenlinsen.- 3. Rohrlinsen.- a) Einrohrlinse mit Netz.- b) Zweirohrlinse (mit gleichem Rohrdurchmesser).- c) Einrohrlinse mit zwei Netzen.- d) Anwendungen der Rohrlinsen.- C. Magnetische Elektronenlinsen.- 1. Allgemeines.- a) Einteilungsarten.- b) Elektrische Eigenschaften.- 2. Allgemeine Berechnung der Brennweite und der Bilddrehung.- 3. Magnetische Linsen ohne Feldumkehr.- a) Kurze Luftspulen.- b) Kurze Eisenspulen (ohne Feldumkehr).- c) Anwendungen der kurzen Luft- bzw. Eisenspulen ohne Feldumkehr.- 4. Magnetische Linsen mit einfacher Feldumkehr.- a) Eisenfreie Linsen.- b) Eisenlinsen.- c) Anwendungen.- 5. Magnetische Linsen mit doppelter Feldumkehr.- a) Eisenfreie Linsen.- b) Eisenlinsen.- c) Anwendungen.- D. Elektronenoptische Abbildungsgesetze.- 1. Bildkonstruktion.- 2. Linsengleichung und Abbildungsmaßstab.- a) Linsengleichung.- b) Abbildungsmaßstab.- 3. Linsengleichung und Abbildungsmaßstab für elektrische und magnetische Linsen.- a) Elektrische Linsen.- b) Magnetische Linsen.- E. Abbildungsfehler.- 1. Schärfefehler des Bildpunktes.- a) Öffnungsfehler (sphärische Aberration).- b) Astigmatismus.- c) Komafehler.- 2. Maßstabsfehler (Verzeichnung).- a) Die kissenförmige Verzeichnung.- b) Die tonnenförmige Verzeichnung.- 3. Anisotrope Bildfehler.- a) Anisotroper Astigmatismus.- b) Anisotrope Verzeichnung („Zerdrehung“).- 4. Vergleich der Bildfehler bei elektrischen und magnetischen Linsen.- II. Immersionssysteme.- A. Vorsammelsysteme in Kathodenstrahl- und Laufzeitröhren.- B. Sammelsysteme in Röntgenröhren.- C. Abbildungssysteme mit langer Magnetspule.- D. Bündelungssysteme in Verstärker- und Senderöhren.- E. Kugel- und Plattenkondensator-Immersionssystem.- F. Statisch-periodische Elektronenstrahl-Fokussiersysteme.- 1. Elektrische Systeme.- a) Rohrlinsensystem für kreiszylindrische Elektronenstrahlen.- b) Rohrlinsensystem für hohlzylindrische Elektronenstrahlen.- c) Slalom-Fokussiersystem.- 2. Magnetische Systeme.- III. Elektronenoptische Ablenkorgane.- A. Allgemeine Eigenschaften der Ablenkorgane.- B. Doppelsymmetrische elektrische Ablenkorgane.- 1. Lange parallele Ablenkplatten.- 2. Kurze parallele Ablenkplatten.- 3. Geneigte kurze Ablenkplatten.- 4. Gekrümmte und geknickte Ablenkplatten.- 5. Elektrisches Ablenksystem mit sinusförmiger Randpotentialverteilung.- C. Doppelsymmetrische magnetische Ablenkorgane.- 1. Eisenfreie Ablenkspule mit „langem“ homogenem Magnetfeld.- 2. Eisenfreie Ablenkspule mit „kurzem“ homogenem Magnetfeld.- 3. Eisenfreie Parallelleiter-Kreiszylinderspule.- 4. Eisenfreie gekreuzte elliptische Ablenkspule.- 5. Eisenspule mit Polwicklung.- 6. Eisenspule mit Schenkelwicklung.- 7. Vergleich des Ablenk Vermögens verschiedener Luftspulen.- 8. Rotierende Ablenkspule.- D. Fehler der doppelsymmetrischen Ablenkorgane und ihre Kompensation.- 1. Verzeichnung.- a) Maßstabsfehler.- b) Koordinatenkrümmung.- 2. Astigmatismus und Bildwölbung.- a) Definition.- b) Ursachen.- c) Korrekturen.- 3. Komafehler.- 4. Trapezfehler.- E. Einfachsymmetrische Ablenkorgane.- 1. Ablenkorgane zur Trapezentzerrung.- a) In Elektronenstrahlröhren mit geneigtem Bildschirm.- b) In Elektronenstrahlröhren mit elektrischer Unsymmetrie der Ablenkspannung.- 2. Ablenkorgane für Polarkoordinaten.- 3. Fokussierende (abbildende) Ablenkorgane.- a) Eigenschaften und Einteilung.- b) Fokussierende elektri-sche Ablenkorgane.- c) Fokussierende magnetische Ablenkorgane.- d) Aufbau typischer Massenspektrographen.- F. Fehler der einfachsymmetrischen Ablenkorgane von Elektronenstrahlröhren und ihre Kompensation.- 1. Fehlerarten und -Ursachen.- 2. Fehlerkorrektur.- IV. Elektronenoptischc Ähnlichkeitsgesetze 286.- A. Geometrisch ähnliche Vergrößerung oder Verkleinerung der Dimensionen.- 1. Elektrische Linsen.- 2. Magnetische Kreisringlinse ohne Feldumkehr.- 3. Elektrische und magnetische Ablenkorgane.- B. Änderung der Spannungen bzw. Ströme.- 1. Elektrische Elektronenlinsen.- 2. Magnetische Elektronenlinsen.- 3. Immersionssysteme.- 4. Elektrische und magnetische Ablenkorgane.- C. Änderung der Teilchenladung bzw. Teilchenmasse.- 1. Elektrische und magnetische Linsen.- 2. Elektrische und magnetische Ablenkorgane.- V. Elektronenstrahl-Wandlerröhren.- A. Elektronenoptische Bild-Bild-Wandlerröhren („Bildwandler“).- 1. Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise.- a) Bildwandler ohne Elektronenstrahlfokussierung.- b)Bildwandler mit Elektronenstrahlfokussierung.- 2. Bildfehler bei Wandlern mit elektrostatischem System.- a) Der Maßstabsfehler.- b) Chromatische und sphärische Aberration.- c) Koma und Astigmatismus.- 3. Ausführungsformen von Bildwandlern.- a) Dioden.- b) Trioden.- c) Tetrode (mit Nach-beschleunigung).- d) Bildwandler mit mehreren Sekundäremissionsstufen.- e) Röntgenbild Verstärker.- 4. Anwendungen.- a) Die Medizin.- b) Die Photographie.- c) Die Mikroskopie.- d) Untersuchung von undurchsichtigen Medien.- B. Signal-Bild-Wandlerröhren.- 1. Oszillographenröhren.- a) Die Art der Ablenkung.- b) Die Ablenkempfindlichkeit.- c) Die Beschleunigungsspannung.- d) Die obere Grenzfrequenz.- e) Die maximale Schreibgeschwindigkeit.- f) Die Lichtausbeute, Farbe und Nachleuchtdauer des Leuchtschirms.- 2. Fernseh-Bildröhren.- a) Schwarz-Weiß-Fernsehbildröhren.- b) Lochblenden- Bildröhre für Farbfernsehen.- 3. Bildradar- und Bildspeicherröhren.- a) Bildradarröhren.- b) Bildspeicherröhren.- C. Bild-Signal-Wandlerröhren.- 1. Superikonoskop.- 2. Superorthikon.- 3. Vidikon.- D. Signal-Signal-Wandlerröhren.- VI. Elektronenmikroskope.- A. Prinzip und Kenngrößen.- B. Aufbau und Eigenschaften verschiedener Elektronenmikroskope.- 1. Durchstrahlungs-Elektronenmikroskope.- a) Aufbau.- b) Streu Vorgänge bei der Bildentstehung.- 2. Spezielle Ausführungsformen.- a) Emissions-Elektronenmikroskop.- b) Spiegel-Elektronenmikroskop.- c) Schatten-Elektronenmikroskop.- 3. Technische Daten neuerer Elektronenmikroskope.- VII. Teilchenbeschleuniger.- A. Linearbeschleuniger.- 1. Einstufiger Gleichspannungs-Linearbeschleuniger.- 2. Mehrstufiger Gleichspannungs-Linearbeschleuniger.- 3. Mehrstufige HF-Linearbeschleuniger.- a) Linearbeschleuniger mit Rohrlinsensystem.- b) Linear-beschleuniger mit hintereinanderliegenden Lochscheibenresonatoren.- 4. Anwendungen der Linearbeschleuniger.- B. Ionen-Spiralbahn-Beschleuniger mit zwei HF-Elektroden in einem konstanten magnetischen Führungsfeld (Zyklotron).- 1. Aufbau und Wirkungsweise.- 2. Richtungs- und Phasenfokussierung des Ionenstrahls.- 3. Technische Daten und Anwendungen.- C. Kreisbahn-Induktionsbeschleuniger.- 1. Betatron („Elektronenschleuder“).- a) Aufbau und Wirkungsweise.- b) Betriebsbedingungen des Betatrons.- c) Technische Daten.- 2. Deuteriumerhitzer für die Kernfusion.- a) Prinzip.- b) Aufbau und Wirkungsweise einer Kernfusionsanlage.- c) Pinch-Effekt.- D. Kreisbahn-Beschleuniger mit magnetischem Führungsfeld und zwei oder mehr HF-Elektroden (Synchrotrons).- 1. Elektronen-Synchrotron.- a) Aufbau und Wirkungsweise.- b) Vorteile des Elektronen-Synchrotrons.- c) Technische Daten und Anwendung.- 2. Synchrozyklotron.- a) Aufbau und Wirkungsweise.- b) Technische Daten und Anwendungen.- 3. Protonen-Synchrotron.- a) Aufbau und Wirkungsweise.- b) Technische Daten.- VIII. Literaturverzeichnis zum Kapitel 2.- IX. Übungsaufgaben zu Band I und II.