專利名稱：高電荷密度的產(chǎn)生和控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電荷密度實(shí)體的產(chǎn)生、控制和利用。具體地說，本發(fā)明涉及由放電產(chǎn)生的高負(fù)電荷密度的實(shí)體，這種高負(fù)電荷密度的實(shí)體可以用于電能的傳輸。
強(qiáng)等離子體放電，高強(qiáng)度電子束以及類似的現(xiàn)象已經(jīng)成為各種研究學(xué)科。由J.M.拉弗蒂(J.M.lafferty)編輯的，約翰.威利父子公司(JohnWiley&Sons)于1980年出版的《真空電弧理論和應(yīng)用》(VaccumArcsTheoryandApplication)概括地包含了研究真空放電的簡(jiǎn)略的歷史，以及詳細(xì)分析了真空電弧的各種特點(diǎn)。一直以來人們的注意力都集中在陰極輝點(diǎn)和用于產(chǎn)生放電的陰極的消蝕，以及陽極光點(diǎn)和放電的結(jié)構(gòu)。利用渦旋線來描繪電子束的結(jié)構(gòu)。許多研究者都從有關(guān)證示板記錄的靶破壞研究獲得了放電結(jié)構(gòu)的證據(jù)，這種證示板記錄則是由放電投射到插在輻射源和陽極之間的放電路徑的平板上而形成的。針孔照相機(jī)裝置也揭示了表示例如X射線和中子的其他局部密集的輻射源的幾何結(jié)構(gòu)，這類輻射伴隨有等離子體聚束及相關(guān)的放電現(xiàn)象。在等離子體環(huán)境的情況下，各種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的實(shí)例是不同的，包括閃電，尤其是球狀閃電，以及任何類型的電火花，包括繼電器在高壓，或低壓大電流情況下的開啟或閉合所產(chǎn)生的電火花。
根據(jù)有關(guān)帶電粒子束在極接近于電介質(zhì)物體之處傳送的研究知道，可以采用電介質(zhì)構(gòu)件來約束或引導(dǎo)高強(qiáng)度電流的放電。在這些研究中，從輻射源引出的整個(gè)粒子通量是沿著電介質(zhì)引導(dǎo)裝置而被引導(dǎo)的。因此，粒子通量的性能是受總放電特性所支配的。本文中所用的“總放電”部分地是指在放電中一般所含有的電子、正離子、負(fù)離子，中性粒子及光子。在放電過程中出現(xiàn)的個(gè)別的離散結(jié)構(gòu)的特性與總放電的一般特性并不具有明顯的差別。在這些研究中，采用了一種介質(zhì)引導(dǎo)裝置，這種引導(dǎo)裝置完全用來約束路徑。在本發(fā)明的情況下，介質(zhì)引導(dǎo)裝置可用來控制與總放電不同的高電荷密度的實(shí)體。
由以前研究者提出的等離子體放電的結(jié)構(gòu)可能沒有反映與本發(fā)明有相同因果關(guān)系的情況，甚至也沒有反映相同的物理現(xiàn)象。盡管(假使不知道)本發(fā)明的高電荷密度實(shí)體也可能存在于各種放電過程中，但是本發(fā)明揭示了這些實(shí)體的認(rèn)別，產(chǎn)生、隔離和控制這些實(shí)體所用的方法，以及它們的用途。本發(fā)明的技術(shù)至少部分地限定了一門具有各種用途的新技術(shù)，包括(但不限于)進(jìn)行快速處理，用小型元件傳輸能量，其他現(xiàn)象的時(shí)間分析以及產(chǎn)生X射線的光點(diǎn)。
本發(fā)明涉及一種高電荷密度的實(shí)體，這種高電荷密度的實(shí)體是可以利用陰極和陽極之間的高電場(chǎng)所產(chǎn)生的、相對(duì)離散的、帶負(fù)電荷的高密度物態(tài)。根據(jù)電子電荷的希臘文“elektron”，以及根據(jù)意思是有力量、強(qiáng)的、且有結(jié)合能力的拉丁文“valere”，已經(jīng)將這種實(shí)體命名強(qiáng)結(jié)合電子實(shí)體(ELECTRUMVALIDUM)，簡(jiǎn)寫為“EV”。正如下文會(huì)更詳細(xì)說明的，也發(fā)現(xiàn)EV存在于總放電中。
本發(fā)明包括離散的EV，這些EV是由個(gè)別的EV以及下文中確定的EV“鏈”所組成的。本發(fā)明的一個(gè)目的是為了在放電中產(chǎn)生EV，以及使EV與以此產(chǎn)生的擴(kuò)散空間電荷的有限通量相分離而創(chuàng)造條件。
另一個(gè)目的是在時(shí)間和空間方面控制EV。
還有一個(gè)目的則是隔離和控制EV，以達(dá)到精確的相對(duì)時(shí)間間隔的控制和測(cè)量。
一般說來，根據(jù)本發(fā)明的EV可以采用例如(但不限于)真空或充氣二極管的發(fā)生器而產(chǎn)生。這種發(fā)生器的其中一種型式是在發(fā)射陰極和第二電極、即陽極之間配置電介質(zhì)材料，因而由這種電介質(zhì)構(gòu)件將陽極與陰極屏蔽，避免陰極向陽極直接放電。然而電介質(zhì)構(gòu)成了一個(gè)表面，EV可沿著該表面向陽極移動(dòng)?？梢灾谱鬟@種的電介質(zhì)構(gòu)件，用以確定諸如通道或類似物的引導(dǎo)裝置，將EV約束在一個(gè)限定的路徑上。對(duì)電極可以位于電介質(zhì)材料相反一側(cè)上的所需路徑的下面，進(jìn)一步將EV約束在該路徑上。將一種低壓氣體加到電介質(zhì)表面上，會(huì)便于EV運(yùn)動(dòng)跨越電櫓省 在另一種形式的發(fā)生器中，圓柱形的對(duì)稱陰極被移離陽極一段間隙，這段間隙可以處于一電介質(zhì)外殼內(nèi)的真空或低壓氣體中。在這種結(jié)構(gòu)的一種變型中，一錐形電介質(zhì)構(gòu)件的內(nèi)部配置了一個(gè)陽極，構(gòu)件的外部構(gòu)制了一個(gè)陰極，作為一種型式的EV發(fā)射器，該陰極可以產(chǎn)生EV，EV可被發(fā)射越過真空或低壓氣體內(nèi)的一段間隙，受到承載在一管狀電介質(zhì)構(gòu)件外部的對(duì)電極所吸引，EV被控制進(jìn)入管狀電介質(zhì)構(gòu)件內(nèi)。
所提供的各種陰極結(jié)構(gòu)包括圓柱形對(duì)稱的以及平面形的，而且還公開了用導(dǎo)電材料潤(rùn)濕這些結(jié)構(gòu)以彌補(bǔ)消蝕的方法。
無論是在圓柱形對(duì)稱發(fā)生器或者是在沿表面?zhèn)魉虴V的發(fā)生器的情況下，電介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有通常居于陰極和陽極中間的銳角邊緣，一個(gè)定位于該電介質(zhì)結(jié)構(gòu)后面的對(duì)電極可被用來將所需的EV與形成EV的放電過程中可能存在的電子和離子相分離。一種類似的結(jié)構(gòu)容許從產(chǎn)生的多種EV中選擇EV。
電介質(zhì)引導(dǎo)裝置的原理得到了進(jìn)一步的完善，用以提供據(jù)此可將EV路徑分開的裝置，這樣甚至考慮到EV達(dá)到特定點(diǎn)的受控到達(dá)時(shí)間。舉例子說，使EV脫離引導(dǎo)路徑就允許選擇性地調(diào)整其路徑，形成例如EV轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明包括通過電感/電容的作用而引導(dǎo)EV的方法，這些方法也可用來產(chǎn)生入射在EV路徑上的射頻信號(hào)。在氣態(tài)環(huán)境下，伴隨EV的傳送而產(chǎn)生的可見光則被用來提供EV路徑遵循的光路。
由于EV表示高度集中的電荷，EV傳播到達(dá)陽極例如可用來產(chǎn)生快速升降時(shí)間的脈沖。這類快速脈沖具有各種用途，包括在陰極上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娢幻}沖，導(dǎo)致EV的純場(chǎng)致發(fā)射的產(chǎn)生。此外還提供了一種平面陰極發(fā)生器，用于產(chǎn)生EV的純場(chǎng)致發(fā)射。EV撞擊在適當(dāng)?shù)陌袠O上也可用來產(chǎn)生從靶極的集中區(qū)域發(fā)出的X射線。
發(fā)射的電子射到傳播的EV上可用來產(chǎn)生各種用途的高密度電子的受控發(fā)射。此外，公開了一種EV示波器，利用偏轉(zhuǎn)場(chǎng)影響EV的傳播，借此可在熒光屏或其它類似物上觀察到入射電子的發(fā)射，從而可進(jìn)行信號(hào)分析，例如研究所加的時(shí)變場(chǎng)。而且還提供了一種電子攝象機(jī)，用來觀察EV在加或不加偏轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)的性能。
因而本發(fā)明提供了EV本身以及產(chǎn)生，隔離，控制和利用EV的各種技術(shù)。


圖1是EV發(fā)生器連同檢測(cè)EV發(fā)生過程用的證示板的頂視圖。
圖2是圖1EV發(fā)生器的側(cè)視圖。
圖3是另一種形式的EV發(fā)生器部分示意的剖面?zhèn)纫晥D。
圖4是(舉例說)用于圖3的EV發(fā)生器中的一個(gè)潤(rùn)濕了的金屬陰極的放大了的剖面?zhèn)纫晥D。
圖5是另一種形式的潤(rùn)濕了的金屬陰極與圖4類似的視圖。
圖6是還有一種形式的潤(rùn)濕了的金屬陰極與圖4和圖5類似的視圖。
圖7是在一電介質(zhì)襯底上的一個(gè)陰極和一個(gè)陽極的側(cè)視圖。
圖8是采用分離器的圓柱形對(duì)稱EV發(fā)生器的部分剖面?zhèn)纫晥D。
圖9是帶分離器的平面EV發(fā)生器的部分剖面?zhèn)纫晥D。
圖10是圖9所示的分離器蓋的頂視圖。
圖11是平面RCEV引導(dǎo)裝置的頂視圖。
圖12是圖11配有蓋子的EV引導(dǎo)裝置的側(cè)視圖。
圖13是另一種形式的平面RCEV引導(dǎo)裝置的頂視圖。
圖14是圖13的EV引導(dǎo)裝置的側(cè)視圖。
圖15是圓柱形對(duì)稱RCEV引導(dǎo)裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖16是另一種形式的圓柱形對(duì)稱RCEV引導(dǎo)裝置的剖面?zhèn)纫晥D。
圖17是EV發(fā)生器連同周圍介質(zhì)為氣體的EV引導(dǎo)裝置一起的側(cè)視圖。
圖18是圖17的發(fā)生器和引導(dǎo)裝置的側(cè)視圖。
圖19是采用反光鏡的EV引導(dǎo)裝置的頂視圖。
圖20是LCEV引導(dǎo)裝置的部件分解透視圖。
圖21是另一種形式的LCEV引導(dǎo)裝置的部件分解透視圖。
圖22是又一種形式的EV發(fā)生器的頂視圖，其中陰極與引導(dǎo)通道內(nèi)的EV表面制成一個(gè)整體。
圖23是圖22的EV發(fā)生器沿圖22的23-23剖割線截取的縱剖面。
圖24是圖22和23所示的配備有蓋子的EV發(fā)生器的側(cè)視圖。
圖25是圓柱形對(duì)稱的EV發(fā)生器-發(fā)射器的剖面?zhèn)纫晥D。
圖26是圓柱形對(duì)稱的EV選擇器和引導(dǎo)裝置的部分剖面?zhèn)纫晥D。
圖27是平面EV選擇器的頂視圖。
圖28是圖27的EV選擇器的側(cè)視圖。
圖29是EV分裂器的頂視圖。
圖30是圖29的EV分裂器的側(cè)視圖。
圖31是另一種EV分裂器的頂視圖。
圖32是圖31配備有蓋子的EV分裂器的側(cè)視圖。
圖33是時(shí)延可調(diào)的EV分裂器的頂視圖。
圖34是圖33的部分分裂器沿圖33的34-34線截取的不完全的縱剖面。
圖35是另一種形式的時(shí)延可調(diào)的EV分裂器的頂視圖。
圖36是EV偏轉(zhuǎn)開關(guān)的頂視圖。
圖37是圖36的EV偏轉(zhuǎn)開關(guān)沿圖36的37-37線截取的縱向剖視面。
圖38是圖36和37的偏轉(zhuǎn)開關(guān)的側(cè)視圖。
圖39是EV示波器的頂視圖。
圖40是圖39配備有蓋子的EV示波器的側(cè)視圖，舉例說明了光學(xué)放大裝置與示波器配用的情況。
圖41是電子攝象機(jī)部分剖開的側(cè)視圖，展示了安置在電子攝象機(jī)前面的EV源。
圖42是圖41的電子攝象機(jī)沿圖41的42-42線截取的縱剖面。
圖43是圖41和42所示的攝象機(jī)的側(cè)視圖，攝象機(jī)裝在那里用以觀測(cè)EV示波器，可以看到電視攝象機(jī)的透鏡系統(tǒng)裝成用以觀測(cè)電子攝象機(jī)的輸出。
圖44是用多個(gè)電子攝象機(jī)觀測(cè)EV的特性的示意圖。
圖45是平面多電極EV發(fā)生器的等角示意圖。
圖46是另一種平面多電極發(fā)生器的頂視圖。
圖47是圖46的多電極EV發(fā)生器沿圖46的47-47線截取的縱向剖視面。
圖48是圖46和47的多電極發(fā)生器的側(cè)視圖。
圖49是“無電極”EV源的剖面?zhèn)纫晥D。
圖50是應(yīng)用EV的行波管的部分示意側(cè)視圖。
圖51是應(yīng)用EV的平面波電路的部分示意的頂視圖。
圖52是應(yīng)用EV的脈沖發(fā)生器的縱向剖視圖。
圖53是圖52的脈沖發(fā)生器的端視圖。
圖54是應(yīng)用圖52和53脈沖發(fā)生器的原理的場(chǎng)致發(fā)射EV發(fā)生器的部分剖切的側(cè)視圖。
圖55是平面場(chǎng)致發(fā)射EV發(fā)生器的頂視圖。
圖56是控制圖55的場(chǎng)致發(fā)射EV發(fā)生器用的電路圖。
圖57是應(yīng)用EV的X射線發(fā)生器的部分剖切的側(cè)視圖。
圖58是應(yīng)用EV的選通電子源的部件分解等角圖。
圖59是應(yīng)用EV的射頻源的部件分解等角圖。
圖60是EV的示意圖。
圖61是一個(gè)EV鏈的示意圖。
1.EV的定義及某些特性EV是一種離散的、自容的、帶負(fù)電荷的電子束。盡管對(duì)EV的結(jié)構(gòu)還沒有完全搞清楚，但根據(jù)本發(fā)明人對(duì)EV性能的大量觀察，本發(fā)明人認(rèn)為EV之所以是自容的是由于電子束內(nèi)各電子之間所形成的電磁場(chǎng)所致。這當(dāng)然與普通的電子束成顯明的對(duì)比，在普通電子束中，電子在電子束中的可容度不是由于外部靜電場(chǎng)就是由于外部磁場(chǎng)所致。如本技術(shù)領(lǐng)域中所周知的那樣，電子各自都是帶負(fù)電荷的，因而具有彼此互相排斥的傾向。
還應(yīng)該理解的是，雖然EV是自容的電子束，但比起自行消失，卻是更喜歡與其它物體或?qū)嶓w(例如其它EV，電介質(zhì)和電極)聯(lián)系的，而且若沒有什么東西可以聯(lián)系，則經(jīng)過一段時(shí)間后就往往會(huì)分開。
EV具有這樣一些主要特性體積小(例如橫向尺寸達(dá)一微米的數(shù)量級(jí)，但可以更大或小到0.1微米的程度)未補(bǔ)償?shù)碾娮与姾闪扛?即沒有正離子，或上限至少達(dá)每100，000個(gè)電子電荷一個(gè)離子)，一般在1011個(gè)電子電荷的數(shù)量級(jí)。觀察1微米的EV可以看到其最小電荷量為108電子電荷。EV的電荷密度約為固體的平均密度，即在6.6×1023電子電荷/立方厘米的數(shù)量級(jí)，但不是為離子所中和的空間電荷或具有相對(duì)論的電子運(yùn)動(dòng)。EV在所加場(chǎng)的作用下所能達(dá)到的速度(為十分之一光速的數(shù)量級(jí))表明，EV的荷質(zhì)比與電子的相同，而EV在極性已知的場(chǎng)的作用所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)表明，EV具有與電子同樣的響應(yīng)，即作為帶負(fù)電荷的實(shí)體進(jìn)行響應(yīng)。
目前所能進(jìn)行的最佳測(cè)定結(jié)果表明，EV通常最可能呈現(xiàn)的形狀是球形，但可以是呈復(fù)曲面的，而且可能具有精密的結(jié)構(gòu)。如圖60中示意例示的那樣，從圖中可以看到EV是一些周圍環(huán)繞有電磁場(chǎng)801，具有自容電子的中心球體800。EV之間的耦合產(chǎn)生準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的結(jié)構(gòu)。然而單獨(dú)的EV卻是少見的。EV具有結(jié)合成象珠鏈的形狀，例如象圖61所示的那樣，其中珠鏈中的各EV珠在外力或內(nèi)力的作用下可以自由稍微旋轉(zhuǎn)或彼此盤繞。珠鏈?zhǔn)情]合的，看起來象一些直徑20微米的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，多條鏈串則還可以結(jié)合在一起，以較有次序的形式彼此排成直線。在圖61的鏈810中，可以看到十個(gè)EV812、814、816、818、820、822、824、826、828和830通常呈圓圈排列。EV珠在珠鏈中的間距通常約等于各珠子的直徑。一珠鏈圈與另一珠鏈圈的間距在一個(gè)圈直徑的數(shù)量級(jí)。一微米寬由十個(gè)EV珠子(這是珠串中珠子的一般數(shù)目)組成的圈可具有1012電子電荷。在一珠鏈圈中可以看到各個(gè)EV珠子。EV實(shí)體具有非中性電子等離子體的性質(zhì)，本身受到極大的約束，EV珠子之間的接合力較弱，最后珠鏈之間的接合最弱。但所有的結(jié)合能看來大于物質(zhì)的化學(xué)結(jié)合能。后文將論述EV的其他性能。
2.發(fā)生器EV可在加有足夠高的負(fù)電壓的電極端部產(chǎn)生。圖1和2是EV發(fā)生器的示意圖，EV發(fā)生器的總編號(hào)為10，它具有陰極12。陰極12通常呈細(xì)長(zhǎng)棒條的形狀，具有一個(gè)尖頂端，通常朝下指向陽極板14的頸部12a，介質(zhì)板16介于陽極板14與陰極之間，將兩者隔離開來。如圖所示，陽極或收集電極14系保持在極性較正的電壓值(可以是地電壓)，陰極12上則加有10千伏量級(jí)的負(fù)脈沖，以便在陰極的尖頂處產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)。在陰極尖端形成場(chǎng)致發(fā)射的情況下，通常在陰極尖頂接近或接觸介質(zhì)的A點(diǎn)的附近形成一個(gè)或多個(gè)EV。只要介質(zhì)表面不帶電，EV就為陽極14所吸引，并橫越介質(zhì)16表面，通常是沿如虛線B所示的路徑，朝陽極移動(dòng)。一個(gè)或若干個(gè)EV沿介質(zhì)表面的傳播可能使該表面局部帶電。如果不先驅(qū)散表面電荷，后面的EV就會(huì)循著介質(zhì)表面的不規(guī)則的路徑移動(dòng)，這在后面將詳細(xì)介紹。絕緣電介質(zhì)板16最好是由優(yōu)質(zhì)的電介質(zhì)所制成(例如石英)，它起防止陰極12和陽極14之間直接放緄淖饔?，而且为EV提供一個(gè)可在其上移動(dòng)的表面。
必要時(shí)，可在陽極14附近設(shè)證示板18截住來自陰極12的EV。證示板18可以取受EV沖擊時(shí)保持可見損傷的導(dǎo)電金屬箔的形式。這樣就可以利用證示板18檢測(cè)EV的發(fā)生情況并判明EV沖擊陽極14的位置。此外，EV橫越介質(zhì)表面?zhèn)鞑r(shí)會(huì)在該表面上形成用光照射即可看到的條紋。如后面將更詳細(xì)談到的那樣，還可將其它組件與發(fā)生器10配合使用，以便進(jìn)一步控制和/或利用如此產(chǎn)生的EV。
發(fā)生器10可以安置在適當(dāng)?shù)耐鈿?圖中未示出)中，從而按照需要使其在真空中或在受控氣體環(huán)境中工作。一般說來，本說明書所公開的全部組件都可以如此安置在適當(dāng)?shù)耐鈿ぶ幸员憧梢赃x擇各組件的工作環(huán)境。可以利用端子之類和氣體輸送管線穿過外殼壁用來傳送電信號(hào)以及選定的所希望的壓力下的氣體。
圖1中所示的10毫米比例值是EV發(fā)生部件的一般大小。通常，當(dāng)EV以小量產(chǎn)生和控制時(shí)，它們可用小型結(jié)構(gòu)制造和引導(dǎo)。即使采用大型結(jié)構(gòu)時(shí)，EV總是尋求整個(gè)結(jié)構(gòu)中最小的元件，并由這些元件引導(dǎo)，且與這些元件以最有效的方式相互作用，使較大的元件不受注意。大致說來，各EV珠子的產(chǎn)生和控制可采用總尺寸小到十微米的結(jié)構(gòu)付諸實(shí)施。
通?？傁Ｍ捎脴O其穩(wěn)定的材料作為產(chǎn)生、控制和利用EV的結(jié)構(gòu)的材料，這包括耐高溫金屬和介質(zhì)，選用這些材料盡量接近EV的結(jié)合能，從而維護(hù)結(jié)構(gòu)的壽命。有些介質(zhì)材料，例如低熔點(diǎn)塑料不如陶瓷之類的其它材料更為理想。
任何類型的EV發(fā)生器，無論加到陰極上的是直流或脈沖信號(hào)，都需要采用某種類型的電極圍繞一個(gè)環(huán)路形成電流通路以收集EV(后面將論述的“無電極”源的情況例外)。
另一種形式的EV發(fā)生器的大致情況如圖3中的20所示，該發(fā)生器有一個(gè)圓柱形對(duì)稱的陰極22，其端部呈錐形，但與也是圓柱形對(duì)稱的陽極/集流電極24面對(duì)面地相隔一段距離。工作電路包括將陽極24接地的負(fù)載電阻器26，同時(shí)限流輸入電阻器28插接在陰極22和輸入端子30之間。陽極24設(shè)有輸出端子32，輔助設(shè)備即可接到此端子上。舉例說，可借助于端子32將象示波器之類的檢測(cè)設(shè)備(圖中未示出)連接到裝置上，從而可以觀測(cè)EV在陽極上的沖擊情況。
可以裝設(shè)一個(gè)外殼，例如裝在圓柱形的玻璃管34中，從而可以控制陰極22和陽極24之間的間隙的環(huán)境，并使其保持在真空或所選定的氣體壓力下。管34可適當(dāng)加以密封并裝上通到真空泵和/或氣源的輸送管線(圖中未示出)，以控制管中的環(huán)境。
陰極22可用相對(duì)于陽極約為2千伏的負(fù)脈沖或直流電流進(jìn)行激勵(lì)。負(fù)脈沖的寬度可以在若干毫微秒到直流的范圍內(nèi)變化，而不會(huì)嚴(yán)重影響EV的產(chǎn)生。在脈沖寬度較大的情況下，輸入電阻器28應(yīng)選擇得足以防止輝光放電在玻璃管中持續(xù)進(jìn)行。在高度真空的情況下或象10-3乇那樣的低壓情況下，放電容易抑制，因而可以不用電阻器28，但在高壓的氣體環(huán)境中，電阻值應(yīng)選取與所采用的氣體壓力相適應(yīng)，以便起抑制放電的作用。操作是在真空和氣體環(huán)境中進(jìn)行時(shí)，可采用的脈沖寬度為0.1微秒，例如，一般為500至1500歐的電阻值。
發(fā)生器20是在高真空情況下工作時(shí)，若加到陰極上的信號(hào)為2千伏，則陰極22和陽極24之間的間距最好小于1毫米。在若干乇壓力的氣體中工作時(shí)，倘若如圖所示在毗連玻璃管處采用接地面36，則可將陰極22與陽極24之間的距離增加到60厘米以上。接地面36可部分圍繞管34延伸，或甚至環(huán)抱管34。在某些特殊用途中，可用其它結(jié)構(gòu)代替玻璃管34來引導(dǎo)EV(后面即將談到)，而且可設(shè)計(jì)各種線路以利用EV的各種性能。
3.陰極象前面論述的12和22之類的陰極可用任何適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵湎骷?。例如磨削和拋光，甚至采用化學(xué)腐蝕法，得到一個(gè)足夠銳利的尖端，以便高強(qiáng)度的場(chǎng)可以集中在陰極的端部。在正常情況下，當(dāng)EV在這種金屬電極尖端產(chǎn)生時(shí)，其中耗散的能量使電極材料散開，并且破壞陰極尖端或其它結(jié)構(gòu)，同時(shí)使產(chǎn)生EV所需用的電壓增加。但陰極可耦合到液態(tài)導(dǎo)體源，使該電極在很短的時(shí)間內(nèi)再生。圖4顯示了用涂敷到陰極上的導(dǎo)電物質(zhì)42潤(rùn)濕的金屬電極40，這樣涂料就可以表面徙動(dòng)到電極尖端。電極產(chǎn)生EV的過程中往往會(huì)引起電極尖端損耗，徙動(dòng)的材料則更新電極尖端使其保持尖銳狀態(tài)。涂敷材料42的表面張力、其在尖端上的毀壞以及陰極上所產(chǎn)生的電場(chǎng)，三者結(jié)合在一起推動(dòng)涂料物質(zhì)徙向陰極尖端。
圖5中，管46圍繞著電極44，從而在電極外表面與管子內(nèi)表面之間形成環(huán)形間隙48。間隙48用以保持涂料50所形成的儲(chǔ)槽，涂料儲(chǔ)槽是藉表面張力在間隙內(nèi)維持下來的，但它潤(rùn)滑著陰極，并在陰極上形成涂層52的過程中徙向陰極尖端，使陰極保持適當(dāng)?shù)募舛恕?chǔ)槽管46最好是非導(dǎo)電性材料制成的，如氧化鋁陶瓷，以防止管子不必要的電子輻射以及潤(rùn)濕材料沿管身不必要的徙動(dòng)。不然的話也可采用導(dǎo)電體制成的管子，只要它不太靠近陰極尖端而使管子會(huì)發(fā)射電子即可。涂料50通?？梢允窍笏y之類的金屬液體，這類金屬液體可在例如銅制的電極44上適當(dāng)徙動(dòng)。
圖4和5的陰極40和44系分別為在某一特定尖端上發(fā)射EV而設(shè)計(jì)的。圖6中，管形陰極54的特點(diǎn)是其一端的圓錐形內(nèi)部形成尖而圓的邊緣或線56，EV是在該邊緣56上產(chǎn)生的。線性陰極54內(nèi)部的圓柱形部分借助于表面張力形成涂料58的儲(chǔ)槽，它潤(rùn)濕著陰極的錐形內(nèi)表面，并沿該表面徙向發(fā)射邊緣56。這樣，徙動(dòng)材料58對(duì)圓形邊緣56起更新作用，使其保持適當(dāng)尖銳狀態(tài)以便產(chǎn)生EV。
一般說來，對(duì)可反復(fù)激發(fā)以產(chǎn)生EV的發(fā)射源來說，在具有能提高場(chǎng)強(qiáng)的形狀的導(dǎo)電襯底上是需要有一種遷徙導(dǎo)體的。陰極尖銳的端部(例如圖4或圖5所示)是可以進(jìn)一步削尖的，辦法是借助于所加場(chǎng)的作用將陰極上的潤(rùn)濕金屬涂層拉成極細(xì)的錐體。同樣，管形陰極中的涂料(如圖6所示)可借助場(chǎng)效應(yīng)拉成圓邊，使其形成具有極細(xì)發(fā)射錐體的特尖的邊緣。
被潤(rùn)濕的陰極通常可用各種各樣的材料制成。一般說來，對(duì)于在室溫下工作的EV發(fā)生器，陰極可用涂有水銀的尖銅絲制成?；蛘咭部蓪⑺y涂在銀或鉬上。同樣也可同鎵銦合金或錫鉛合金涂敷各種襯底金屬來制成陰極。高溫下用的陰極結(jié)構(gòu)的實(shí)例有工作溫度為600℃的涂鋁的碳化鈦和工作溫度約為900℃的涂氧化硼玻璃的鎢。
還可以采用非金屬的導(dǎo)電涂料。舉例說，摻以碘化鉀或碘化鈉的甘油和摻以硝酸的硝化甘油都已成功地與各種金屬襯底(如銅、鎳、鎢和鉬等)配用。甘油系用包括酸在內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行硝化處理或摻以物料，使有其材料具有相當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性。但如果能使涂料保持形成極薄的涂層，則無需摻料使其具有導(dǎo)電性。這類材料經(jīng)過極化是足以使其在場(chǎng)中移動(dòng)從而將材料排送到能提高場(chǎng)強(qiáng)的尖端上。
應(yīng)該理解的是，經(jīng)潤(rùn)濕的發(fā)射源，特別是在外界壓力減低的環(huán)境甚至是真空中工作時(shí)，是伴隨著潤(rùn)滑材料的蒸發(fā)或產(chǎn)生氣體物質(zhì)的。這樣，潤(rùn)濕金屬的材料就形成蒸汽?？赡苓€會(huì)得到有機(jī)或無機(jī)氣體，這視乎潤(rùn)濕物質(zhì)而定。場(chǎng)致發(fā)射的同時(shí)伴隨有對(duì)陰極起加熱作用的電流流經(jīng)陰極，促使?jié)櫇癫牧险舭l(fā)。場(chǎng)致發(fā)射的電子對(duì)蒸汽粒子起碰撞和電離作用。所產(chǎn)生的正離子云進(jìn)一步提高場(chǎng)致發(fā)射作用，產(chǎn)生爆炸般的飛逸過程，導(dǎo)致電子密度局部變高。
有各種各樣潤(rùn)濕過的電極可提高潤(rùn)濕材料的遷徙作用，使蒸發(fā)了的物質(zhì)返回發(fā)射源，使產(chǎn)生場(chǎng)的結(jié)構(gòu)保持尖銳，以及/或有助于減少電離時(shí)間，使脈沖頻率高，從而產(chǎn)生EV。為利用潤(rùn)濕性陰極所提供的再生作用，加到陰極上以產(chǎn)生EV的脈沖重復(fù)頻率應(yīng)低得足以使涂料可以遷徙，從而在各脈沖之間恢復(fù)點(diǎn)或線。但對(duì)伸長(zhǎng)的或線性的發(fā)射源來說(例如象圖6的環(huán)形陰極54)，脈沖重復(fù)頻率可提高到比用點(diǎn)發(fā)射源時(shí)實(shí)用的脈沖重復(fù)頻率高得多，因?yàn)椴恍枰柚苛系倪w徙在脈沖之間使線完全再生。線性陰極的某些部分在沿線上某處產(chǎn)生EV之后通常仍然很尖，可供接下去產(chǎn)生EV之用。
圖7所示的EV發(fā)生器60有一個(gè)陶瓷基片62，有一個(gè)沿基片表面安置的平面或表面陰極64和一個(gè)沿基片另一個(gè)表面通常與陰極的位置對(duì)向安置的平面陽極或?qū)﹄姌O66。陰極64實(shí)際上是另一種形式的延長(zhǎng)或線性的發(fā)射源，可涂以諸如氫化鋯或氫化鈦之類的金屬氫化物，供產(chǎn)生EV之用。只要往氫化物中重新加氫，這類陰極就可以繼續(xù)生效。這可以通過令發(fā)生器或源在氫氣氛中工作，從而使陰極以閘流管的方式工作，而這正是周知的氫化物的再生方法。但由于潤(rùn)濕材料沒有流到陰極基片材料，因此使用一段時(shí)間之后，涂料擴(kuò)散，發(fā)射源就不能激發(fā)了。因此通常表面式源64的實(shí)際壽命比沉積有遷徙性材料的陰極(如象圖4-6所示的那幾種)短。后文將介紹象圖7所示的那一種表面式發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和工作情況的其他細(xì)節(jié)。
4.分離器一般說來，EV的產(chǎn)生總是伴隨有等離子體放電的形成，通常當(dāng)EV是在陰極產(chǎn)生，等離子體電荷密度至少為106電子電荷/立方微米，一般為108電子電荷/立方微米時(shí)，包含有離子雜亂無章的電子。在發(fā)射源的陰極和陽極之間的距離較短的情況下，伴隨EV的形成而產(chǎn)生的高等離子體密度通常是以局部火花的形式產(chǎn)生的。隨著陰極與陽極之間距離的增加，EV的產(chǎn)生和傳輸也伴隨有流光形成，即沿EV的路徑呈氣態(tài)的受激離子在電子移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生光。前面已經(jīng)說過，EV本身總的電荷密度極大。一般說來，由十個(gè)EV珠子構(gòu)成一條鏈圈，當(dāng)各珠子寬度約為1微米時(shí)可含有1012電子電荷，且以大約十分之一光速的速度移動(dòng)會(huì)在10-14秒內(nèi)通過一尖端，形成易與普通電子流加以區(qū)別的高電流密度。通常，在脈沖源的情況下，除可伴隨EV的產(chǎn)生而產(chǎn)生的外部電荷外，加到陰極上的各脈沖都可望形成EV。
形成EV時(shí)出現(xiàn)的等離子體放電的各種組分都被認(rèn)為是對(duì)EV的污染物，最好從EV的傳送過程中除去。這種除去的方法是可將EV源裝進(jìn)一個(gè)分離器，在EV源與引出電極或陽極之間設(shè)置一小孔或小導(dǎo)溝。在外殼上設(shè)對(duì)電極供形成EV之用。放電的污染物裝在分離器中，而EV則可通過小孔或?qū)吓懦?，朝引出電極移動(dòng)。
圖8中通常在70處顯示的發(fā)生器具有一個(gè)圓柱形對(duì)稱的尖頂陰極72(舉例說，可以是水銀潤(rùn)濕過的銅)和一個(gè)板陽極74，且裝備有柱面對(duì)稱的分離器76。分離器76具有一通常為管形的構(gòu)件。管形構(gòu)件最好是由電介質(zhì)，例如，氧化鋁之類的陶瓷制成，在離開陰極72的尖端以外的部分進(jìn)入?yún)^(qū)域78逐漸變尖，包括圓錐小角的截頭錐體的外部表面和截頭錐體的內(nèi)部表面，形成以管形構(gòu)件較尖環(huán)形端部為界的小孔80。當(dāng)孔道76是采用電介質(zhì)時(shí)，在孔道外側(cè)形成對(duì)電極82，且相對(duì)于陰極72保持正電位，而陽極74相對(duì)于對(duì)電極為正。引出陽極74、對(duì)電極82和陰極72上的電壓值一般分別可以在4千伏、2千伏和零的范圍內(nèi)。電極82不僅提供形成EV用的較正的電位，而且還起對(duì)電極的作用，用以將EV通過管咀小孔80傳送出去，而移位的陽極74舉例說相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載，它可用任何其它類型有效負(fù)載代替。其它材料，如半導(dǎo)體，都可用以制造孔道76，與陰極72適當(dāng)加以電隔離。在這些情況下，孔道材料本身就起對(duì)電極的作用。
由于EV在電介質(zhì)分離器76中感應(yīng)出鏡象電荷，EV具有被吸向電介質(zhì)表面的傾向。但形成放電中的各種污染物(包括電子和離子)可能為孔道分離器76所排斥，同時(shí)EV則被吸向孔道。這樣，EV從小孔80出來，就不含放電污染物，這些污染物都被保留在分離器76中。小孔80應(yīng)具有這樣的橫截面，使得EV可以排出，同時(shí)形成的通道窄得足以保留放電污染物，而且防止它們通過小孔。
將發(fā)生器70制成具有帶小孔80的管形分離器76是較便于與陰極72和陽極74之間的介質(zhì)配用的。舉例說，由帶小孔80的分離器76所形成的管咀的出口側(cè)可以按需要搞成真空或某選定的氣壓。管咀的成形側(cè)，即安置有陰極72的分離器76內(nèi)部可通到真空區(qū)或經(jīng)選擇與出口側(cè)的環(huán)境不同的充氣區(qū)域中。為保持所希望有的環(huán)境，可利用適當(dāng)?shù)谋眠笞饔谩?br> 以上舉例說明和介紹的分離器76系呈漏斗狀，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一種具有與小孔80類似供EV出口用的小孔的方盒(圖中未示出)可以將EV與放電的其余部分(如上所述，可能含有電子、正負(fù)離子、中性粒子和光子)很好地分離出來。
圖9所示的EV發(fā)生器(總的標(biāo)以84的編號(hào))配備有一個(gè)為用于EV發(fā)生器的平面結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的分離器。介質(zhì)基片86上裝有表面陰極88。呈介質(zhì)蓋90的分離器在陰極88上并超出陰極88的范圍延伸，終止于呈斜坡的外部表面上，該外部表面與較小傾斜角的呈斜坡的內(nèi)部表面配合，形成較尖銳的邊緣，在基片86表面上方懸垂很短的距離92。從圖10中可以看出，分離器90的邊緣也是沿橫向朝向間隙92削尖的，分離器90的特點(diǎn)在于其壁94，壁94與傾斜的內(nèi)表面配合形成實(shí)際上在分離器蓋和基片86之間封閉起來的區(qū)域的外圍界限。蓋90扁平的外表面部分覆蓋有對(duì)電極96，對(duì)電極96則向下延伸蓋90傾斜外表面的大約三分之二長(zhǎng)度，以提供極性較正的電位，供從陰極80形成EV并將EV傳送出去之用。陶瓷基片86的另一側(cè)設(shè)有靶陽極98供收集被傳送的EV之用，并可用其它一些控制和/或利用所產(chǎn)生的EV的負(fù)載來代替。
分離器90的作用基本上和圖8的分離器76一樣，即圖9中陰極88所產(chǎn)生的EV由蓋90的對(duì)電極96吸向孔口92，同時(shí)外來的放電污染物被保留在蓋90內(nèi)?；蛘咭部梢詫㈥帢O88設(shè)在越過蓋90背面延伸的溝槽(圖中未示出)內(nèi)，并將蓋放在基片86上。蓋的下面或基片上的區(qū)域92中可設(shè)小溝槽，使EV可通過其中排到蓋子外殼外。陰極88的溝槽可恢毖有角 2中，使EV可從蓋90底下射出。此外若陽極98向左延伸(如圖9所示)處在區(qū)域92下面，則可不用對(duì)電極96。
基片88和分離器蓋90可由象氧化鋁之類的陶瓷材料制成，對(duì)電極96和陽極98則可舉例說由燒制到陶瓷襯底上的銀導(dǎo)電層制成。陰極88舉例說則可由燒制到絕緣體上的銀制成，再用水銀潤(rùn)濕。
其它制造導(dǎo)體圖形的涂敷方法，如加熱蒸發(fā)法或?yàn)R射法，可分別用以制造圖8和9中所示的兩個(gè)分離器76和90的對(duì)電極。分離器所提供的孔口應(yīng)小得足以使EV射出同時(shí)除去放電污染物。舉例說，圖8中分離器76的小孔80當(dāng)發(fā)生器的工作電壓為2千伏時(shí)直徑可以在0.05毫米左右，圓唇厚度在0.025厘米左右。圖9的蓋分離器90所提供的唇和孔口的大小相當(dāng)。在兩種情況下，孔口較小時(shí)容許的電壓值就較低，但仍然可有效地對(duì)污染物起過濾作用。通常，分離器橫截面的形狀不是過濾功能的首要因素。
5.RC引導(dǎo)器件一般說來，加上適當(dāng)?shù)碾娢粫r(shí)，陽極與陰極配合工作以產(chǎn)生EV，陽極可作為發(fā)生器的靶電極或負(fù)載，而且實(shí)際上受到EV的沖擊。通常，對(duì)電極沒有受到EV的沖擊，而是用以操縱和控制EV，并可用以產(chǎn)生EV。舉例說，圖8和9的對(duì)電極82和96分別起著將EV拉離各自陰極EV發(fā)生區(qū)的作用，但EV仍然有可能分別沖擊陽極74和98，盡管對(duì)電極82和96也都提1供形成EV的電壓。如后面即將更詳細(xì)談到的那樣，EV可沿著或靠近安置在EV傳播路徑中的介質(zhì)材料的表面移動(dòng)。若處在相對(duì)于產(chǎn)生EV的陰極為正的電位下的接地平面或?qū)﹄姌O系安置在介質(zhì)材料的另一側(cè)，則在介質(zhì)材料陰極側(cè)上傳送的EV勢(shì)必通過介質(zhì)被吸向?qū)﹄姌O，而這個(gè)吸引作用，如后面將詳細(xì)介紹的那樣，可用以影響EV沿介質(zhì)傳播的路徑，特別是在EV用的RC(電阻/電容)引導(dǎo)器件的情況下更是如此。
若EV系射向由處于較正電位下的對(duì)電極或陽極所襯托的介質(zhì)結(jié)構(gòu)，則EV可能會(huì)在介質(zhì)表面以明顯不規(guī)則的方式移動(dòng)。但EV的路徑系由局部的電效應(yīng)所確定，例如介質(zhì)的極化強(qiáng)度、表面電荷、表面構(gòu)形、介質(zhì)厚度和背面電極(backingelectrode)的初始電位以及電極的導(dǎo)電能力等。影響EV在介質(zhì)表面移動(dòng)的主要機(jī)理是產(chǎn)生將EV吸向介質(zhì)但不使EV往前移動(dòng)的鏡象力的介質(zhì)的極化強(qiáng)度。即使沒有處在適當(dāng)電位的對(duì)電極，感應(yīng)出的鏡象電荷也具有將EV吸向介質(zhì)表面的傾向。EV不會(huì)跑進(jìn)介質(zhì)內(nèi)。因此EV勢(shì)必會(huì)橫過絕緣體表面移動(dòng)，而當(dāng)?shù)竭_(dá)絕緣材料的邊緣或角時(shí)，EV通常會(huì)繞著該角移動(dòng)。前面已經(jīng)說過，EV往往會(huì)遵循細(xì)小的結(jié)構(gòu)部分，表面刮痕和缺陷所引起的引導(dǎo)作用證實(shí)了這一點(diǎn)。通常，交角小于180度的兩個(gè)介質(zhì)表面或平面具有沿交線引導(dǎo)EV的傾向。
圖11和12例示了通常以編號(hào)100表示的EV引導(dǎo)元件，該引導(dǎo)元件具有一個(gè)介質(zhì)基底構(gòu)件102，其特征在于其平滑的溝槽104，起提高引導(dǎo)效應(yīng)的作用。對(duì)電極板106覆蓋著基底102與溝槽104相反一側(cè)的大部分表面，它可以保持在相對(duì)于發(fā)射陰極的較正電位，發(fā)射陰極通常則是朝向溝槽的一端。引導(dǎo)元件100可以例如與圖1和2所示的EV發(fā)生器以及圖9和10所示的分離器配用。但這種引導(dǎo)元件100實(shí)際上可與任何EV源和其它元件配用。從圖11中可以看到可任選也是由絕緣材料制成的頂蓋108，蓋在溝槽104上，與基底102接觸。
溝槽104的寬度和深度只需若干微米，供引導(dǎo)小量EV之用。但隨著待控制的能量的增加和EV數(shù)目的增加，可能會(huì)出現(xiàn)擁擠問題，這時(shí)就需要加大溝槽的尺寸，溝槽的橫截面形狀對(duì)其引導(dǎo)EV的能力來說不是首要因素。EV在由如圖1和2或圖3中所示的發(fā)生器產(chǎn)生并用圖8或9和10中所示的分離器耦合到引導(dǎo)元件(如圖10和11所示具有總厚度為0.0254厘米，具有0.05毫米深0.05毫米寬的溝槽的熔合二氧化硅或氧化鋁絕緣基底的那種引導(dǎo)元件)的情況下就可以顯示其引導(dǎo)作用。
圖13和14是平面引導(dǎo)元件的變型的示意圖。引導(dǎo)元件的總編號(hào)為110。引導(dǎo)元件110具有介質(zhì)基底112，基底上有一個(gè)介質(zhì)瓦片114，安置在并適當(dāng)粘接到基底上。基底112表面與以90度交角相交于基底的瓦片表面的交線處(即象圖11和12中的溝槽104的一半)，形成90度的“V”字形，EV即沿該“V”字形處傳播。但如圖所示沿與基底相交的瓦片表面以大致45度角設(shè)置的斜切邊形成總編號(hào)為116的溝槽，提高了引導(dǎo)效應(yīng)。沿基底112與瓦片114相反的表面上設(shè)有對(duì)電極板118。象114那樣備有斜切邊以形成如116的溝槽的一批瓦片可沿基底112以拼湊的方式配置，形成延伸的傳導(dǎo)路徑的界限。引導(dǎo)元件110實(shí)際上可與任何其它用以產(chǎn)生、控制和/或利用EV的元件配用。
采用管形介質(zhì)引導(dǎo)元件可以提高對(duì)EV的引導(dǎo)作用，使EV可以沿管子內(nèi)部移動(dòng)。圖15是管形介質(zhì)引導(dǎo)元件120的示意圖，該引導(dǎo)元件120具有一個(gè)圓截面、光滑的內(nèi)部通道122，外面覆蓋有對(duì)電極124。內(nèi)部通道122的橫截面積應(yīng)略大于待引導(dǎo)的EV珠或珠鏈，從而使其具有最佳的傳播性能。
圖3中連同發(fā)生器20一起示出的有玻璃管34和環(huán)抱玻璃管34的接地平面36，玻璃管34就是圖15中所示的那一種引導(dǎo)元件。在不同的用途中，圖3中的玻璃管可用另一種類型的引導(dǎo)元件代替。
圖16是總的結(jié)構(gòu)與圖14所示的相反的引導(dǎo)元件的示意圖，即介質(zhì)管形構(gòu)件126具有一個(gè)內(nèi)部通道128，通道上覆蓋有內(nèi)部對(duì)電極130，外部普通圓柱表面132與介質(zhì)結(jié)構(gòu)本身和對(duì)電極130共同起引導(dǎo)面的作用。在這種情況下，EV可沿外部表面132移動(dòng)，借助于因EV的存在所產(chǎn)生鏡象電荷，而且還借助于維持在較正電位下的對(duì)電極130的作用被吸引到引導(dǎo)元件上。
一般來說，圖11-16的介質(zhì)引導(dǎo)元件以及其它介質(zhì)元件可適當(dāng)摻雜以限制其導(dǎo)電能力，從而限制或控制雜散電荷，這在后面將詳細(xì)論述。前面已經(jīng)提到過，在RC引導(dǎo)器件的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)中移動(dòng)的EV在引導(dǎo)結(jié)構(gòu)上形成暫時(shí)性的電荷，另一個(gè)EV不會(huì)進(jìn)入由于第一個(gè)EV引起的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)該即極高電荷區(qū)中，但可在絕緣體上的電荷在第一個(gè)EV通過而消散之后隨之而來。
若通過或橫過介質(zhì)材料用作引導(dǎo)元件的溝槽或管道，其橫截面比EV上大小窄，則沿引導(dǎo)元件通過的EV可能會(huì)有效地切入引導(dǎo)材料中使路徑變寬。通道一經(jīng)EV這種方式鉆出，以后在EV沿引導(dǎo)元件傳播時(shí)就不會(huì)進(jìn)一步損壞介質(zhì)的材料。一般說來，橫向尺寸約為20微米的通道是可以使EV通過而不致為EV所鉆削。這大致等于某給定源所能產(chǎn)生的形成一個(gè)圈的EV珠鏈的橫向尺寸。引導(dǎo)元件的溝槽的橫橫截面可配合EV的大小加以擴(kuò)大或縮小，這視乎它們的EV情況而定。
6.充氣引導(dǎo)器件圖11-16所例示的任何一種引導(dǎo)結(jié)構(gòu)都可在真空中或在某一選定的氣體環(huán)境中使用。但在引導(dǎo)元件中使用低壓氣體對(duì)引導(dǎo)例如形成珠鏈的EV方式會(huì)產(chǎn)生另一種有益的作用。
在某些情況下，來自高功率源形成的EV可由成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的珠子所組成。這類珠鏈群會(huì)由于各珠子在珠鏈中的緊密結(jié)合和表面的不規(guī)則性在傳播，該種組合態(tài)過程中所引起的破裂可能不會(huì)在特定的固體波導(dǎo)表面上很好地傳播。在低壓的氣體氣氛中(一般在10-3乇至10-2乇的范圍內(nèi))EV鏈會(huì)從介質(zhì)表面被提升一段較短的距離，再不會(huì)以破裂的方式與表面相互作用，從而提高了傳送的效率。因此，一般說來，在加有某一給定電壓的情況下，EV可以在陰極與發(fā)生陽極之間的間距較大的情況形成，而且能在電極之橫間向移動(dòng)較大的距離。從證示板的跡象看來表明，在大致上不受固體表面約束的情況下運(yùn)動(dòng)，珠鏈具有散開的傾向，而且總的說來以圓圈的形式傳播，圓圈則處在垂直于傳播方向的平面內(nèi)。通常，隨著氣體壓力的增加，EV會(huì)進(jìn)一步從固體表面被提起。當(dāng)氣體壓力在若干乇以上時(shí)，EV通常會(huì)完全離開固體表面，這時(shí)平直的固體表面不再起引導(dǎo)元件的作用。但如此較高的氣體壓力仍然可以起引導(dǎo)作用，使EV沿封閉的波導(dǎo)元件(象圖15所示的那一種)內(nèi)部移動(dòng)。
雖然各種各樣的氣體看來都可用以產(chǎn)生使EV和EV組合態(tài)提升的作用，但象氙和汞等原子序數(shù)較高的氣體所起的作用則是特別好。對(duì)這類EV組合態(tài)和單個(gè)EV所起的增強(qiáng)的引導(dǎo)作用在圖11-15中所示的那些介質(zhì)引導(dǎo)元件外殼內(nèi)部作用情況良好，在單平面表面上也能很好起作用。
圖17和18例示了一種利用氣“墊”來保持EV被提離引導(dǎo)表面，具有一個(gè)溝或槽般引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)器件?！俺錃狻币龑?dǎo)元件，總編號(hào)為136具有一個(gè)由介質(zhì)部件138形成的槽，絕緣部件例如可取涂釉多孔陶瓷的形式。介質(zhì)部件138的特點(diǎn)是在其底部有一個(gè)對(duì)電極140，沿槽或溝的內(nèi)部下面部分還涂有電阻材料142(這在后面題為“表面電荷的抑制”一節(jié)將談到)，以阻止EV沿如此涂敷的表面運(yùn)動(dòng)脫離部件138所形成的槽。引導(dǎo)元件136借助連接件146連接到輸氣管道144，連接件146的特點(diǎn)是內(nèi)部有一個(gè)通道148，通過內(nèi)部通道148有選擇地輸送到引導(dǎo)元件的氣體可從氣源(圖中未示出)通到部件138的底部。介質(zhì)部件138的底部在與連接件通道148相交的部分不上釉，使氣體可以進(jìn)入部件的多孔內(nèi)部。沿V字形槽底部的釉涂層和電阻材料涂層142都被刮除或切去，使氣體可以從絕緣部件138內(nèi)部排出。整個(gè)裝置際敲芊獾?，覇T憧梢雜醒≡竦乜刂蘋肪?，惋兦采又i嬋氈孟低騁員慍槿∑?，通过部?38排出。這樣，通過連接件146引入多孔部件138的氣體沿槽底部排出，并在往上擴(kuò)散到整個(gè)槽中時(shí)形成氣壓梯度。因此氣體的濃度從槽底部向上由大變小。尖頂?shù)年帢O150(例如經(jīng)水銀潤(rùn)濕過的銅絲)在距電阻涂層142的始端很短一段距離的地方朝下伸向槽的底部，可以使陰極尖端保持在距槽的絕緣材料上方一段很短的距離處。
工作時(shí)，可往陰極150上加大約2千伏的負(fù)脈沖信號(hào)(若陰極端部不夠尖則電壓還要高)，同時(shí)保持對(duì)電極140處于地電位(即較為正的電位)，以便正好在介質(zhì)部件138所形成的槽的深度范圍內(nèi)(在這里氣體壓力最高)在陰極尖端產(chǎn)生EV。當(dāng)所選用的氣體通過輸氣管道144引入槽中時(shí)，EV就沿槽的長(zhǎng)度傳播，而被提離正好在槽底上方氣體層的EV仍然被介質(zhì)材料的鏡象電荷或力以及對(duì)電極140的電位吸向介質(zhì)部件138上。槽所形成的楔形成氣壓梯度包含有氣墊作用或把氣墊作用“集中”起來，有助于使EV保持在槽的范圍內(nèi)。但即使用一個(gè)涂釉層和電阻材料層142也有同樣切口的扁平表面取代上述槽，也會(huì)具有足夠的梯度，(而且還由于鏡象力的作用和對(duì)電極電位)使得EV會(huì)沿介質(zhì)部件被引導(dǎo)，通常正好在涂層的切口上方。此外，從上述有關(guān)低氣體壓力對(duì)EV在介質(zhì)表面上傳播所產(chǎn)生的影響的論述來看，可以理解，在氣體壓力中沒有梯度存在的情況下，EV還是會(huì)提升在這類引導(dǎo)表面上方的。
7.光引導(dǎo)器件在沒有RC引導(dǎo)結(jié)構(gòu)存在的情況下，EV通過低壓的純氣相中移動(dòng)時(shí)，會(huì)伴隨有可見流光的形成。在流光出現(xiàn)之前會(huì)出現(xiàn)一束很窄的光束，這可能是流光使氣體電離造成的。在任何情況下，EV遵循著流光所限定的途徑，流光則看來跟隨光的傳播。舉例說，當(dāng)EV在氣體環(huán)境(例如氙氣環(huán)境)中在引導(dǎo)表面上移動(dòng)時(shí)也會(huì)發(fā)生這種效應(yīng)。當(dāng)EV系在表面上或沿該表面移動(dòng)時(shí)，若表面極為干凈，則會(huì)直線移動(dòng)(EV在氣體環(huán)境中傳播之后表面電荷效應(yīng)就消失)。來自流光的前視光(forward-LookingLight)限定著流光因而也是EV所遵循的直線路徑。若此光路因表面上的物體而偏轉(zhuǎn)，則流光會(huì)偏轉(zhuǎn)，同時(shí)EV會(huì)遵循新的路徑。只需很小的干擾就可以使路徑開始改向。一旦沿該路徑運(yùn)動(dòng)，只要流光持續(xù)著，路徑就保留下來供未來使用。
圖19是用于氣體環(huán)境中的一個(gè)光引導(dǎo)元件的示意圖。絕緣板152上示意畫出了路徑154，如圖19中所看到的那樣，路徑154從左向右延伸。路徑154可以是板152表面上的刮除部分或真正在板中開的溝槽。處在適當(dāng)電位的對(duì)電極(圖中未示出)可安置在絕緣材料152的下側(cè)上，有助于EV在介質(zhì)表面上的傳播。反射表面156系安置得使其與如虛線所示的沿絕緣板152的EV路徑相交。表面156將入射到其上的光反射出去(顯然是按照光學(xué)規(guī)律)，結(jié)果EV路徑也同樣偏轉(zhuǎn)，如圖所示。第二個(gè)反射表面158與新的偏轉(zhuǎn)光路相交，并將光路偏轉(zhuǎn)到一個(gè)新的方向上。于是EV會(huì)如虛線所示。沿著由兩個(gè)反射器引導(dǎo)的光路走。
各反光器件156和158最好是由介電常數(shù)高，在紫外線區(qū)的反射性好的材料制成的正面反射器。反射角確定著各情況下的最終EV路徑。光路方向的改變引起流當(dāng)方向的改變，EV則沿光所限定的路徑跟著流光移動(dòng)。在EV傳播和被適當(dāng)引導(dǎo)的絕緣表面上方可采用若干乇的氣體壓力。反射器156和158的一側(cè)只需幾分之一毫米。
圖19中所例示的光引導(dǎo)裝置或其任何變型都可與任何可能有的EV發(fā)生器及其它元件配用，此外，諸如反光器件156和158的反光器，可與任何其它元件配用。舉例說，采用如圖15所示的管狀引導(dǎo)元件的波導(dǎo)裝置可以在管狀引導(dǎo)元件各端部裝設(shè)反光器。
8.LC引導(dǎo)器件通常，EV趨近任何線路元件時(shí)，元件上的電位就降低。降低了的電位使元件對(duì)EV的吸引力減弱，因而若有對(duì)EV更具吸引力的方向，則就會(huì)產(chǎn)生方向控制作用。電感性元件在有EV存在的情況下對(duì)電位的變化特別敏感，可以利用這種效應(yīng)為EV提供LC(電感/電容)引導(dǎo)元件。
圖20是三級(jí)四極EV結(jié)構(gòu)的部件分解圖，該EV結(jié)構(gòu)總的編號(hào)為160，它具有三個(gè)引導(dǎo)元件162，彼此用兩個(gè)隔片164隔開。各引導(dǎo)元件162具有一個(gè)外框架和四個(gè)向框架中心延伸的極元件162a、162b、162c、和162d，但其端部很短，使中心形成一個(gè)通道區(qū)。EV或EV鏈從一列引導(dǎo)元件的一端(如箭頭C所示)，通常沿垂直于各引導(dǎo)元件取向平面的方向進(jìn)入該列引導(dǎo)元件中。
如圖所示，四極162a-d系以彼此正交的反極性的極對(duì)而配置的。各極中的電感都足以在EV趨近時(shí)使其中的電位降低。EV通過時(shí)越接近某給定極，電位降低的程度越大。因此舉例說，EV趨近時(shí)離下部磁極162a比離上部磁極162c更近時(shí)，在下部磁極中所引起的電位降低就比在對(duì)面的上部磁極中所引起的電位降低大。于是EV被吸向較遠(yuǎn)的磁極162c的力比被吸向較近的磁極162a的力大。因此就在EV加了一個(gè)合力使它往上移，力圖平衡兩相對(duì)的極162a和162c中的電位降低。若EV移動(dòng)時(shí)更靠近側(cè)面的磁極162b和162d中的一個(gè)，則側(cè)面的相對(duì)兩磁極中也會(huì)產(chǎn)生類似的效果。于是，有一個(gè)恢復(fù)合力迫使EV在水平或垂直方向上朝兩相對(duì)的磁極間距的中心移動(dòng)。EV在兩方向中的任一方向上隨時(shí)偏離中心部位時(shí)又會(huì)再次使電位降低不平衡，從而產(chǎn)生恢復(fù)合力，企圖使EV回到各磁極的中心。不難理解，若EV在水平和垂直以外的方向上偏離中心，也會(huì)產(chǎn)生恢復(fù)合力，促使四極之間的不平衡電位降低，從而使這種恢復(fù)力的垂直和水分量始終取決于各有兩對(duì)的反極性四極之間的電位不平衡。
這樣，這種力圖使EV處于通過某一給定引導(dǎo)元件162的通道的中心位置的恢復(fù)力，就可由各引導(dǎo)元件提供。用一列的這種四極引導(dǎo)元件162，就可在列的整個(gè)長(zhǎng)度上提供恢復(fù)力，從而使四極元件列起EV引導(dǎo)元件的作用，力圖使EV的路徑保持在反極性四極面之間的中心。隔片164僅僅起使毗鄰引導(dǎo)元件162的四極彼此隔開的作用。整列的引導(dǎo)元件162和隔片164，舉例說，可制成層疊式器件，各引導(dǎo)元件與毗鄰的隔片接觸。此外，不難理解，圖20的LC引導(dǎo)器件可通過添加引導(dǎo)元件162和隔片164延長(zhǎng)到任意長(zhǎng)度。
象圖20所示的那種LC引導(dǎo)器件可制成各種形狀，以及采用數(shù)目不同的磁極。實(shí)際上，圖20中例示的各極類似沿一對(duì)反極性極軸的延遲線。在EV通過一組磁極之后，其中的電位會(huì)有回彈現(xiàn)象，這視乎LC電路的時(shí)間常數(shù)而定。最后，電位諧振會(huì)衰減下來。引導(dǎo)元件時(shí)間函數(shù)應(yīng)選擇得，例如，使其足以適應(yīng)接著發(fā)生EV的通過。此外，應(yīng)該理解的是，雖然LC波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)方式可構(gòu)制得使其產(chǎn)生大量的鏡象力，但圖20的LC引導(dǎo)器件工作時(shí)并不需要象RC引導(dǎo)器件的介質(zhì)那樣產(chǎn)生特殊的鏡象般的力，以便在EV通過其中時(shí)糾正EV的位置。實(shí)際上，引導(dǎo)元件162和隔片164都是導(dǎo)體而不是電介質(zhì)。
運(yùn)動(dòng)著的EV與引導(dǎo)構(gòu)件之間的耦合限定了在某一給定的EV大小(即EV電荷)下構(gòu)件的極限尺寸。舉例說，若引導(dǎo)構(gòu)件160的橫截面太大，則構(gòu)件響應(yīng)時(shí)就不足以控制EV;構(gòu)件太小則沒有足夠的變向所需的時(shí)間和空間供調(diào)節(jié)EV路徑之用。引導(dǎo)構(gòu)件160無論過大或過小，其與EV的耦合都會(huì)使EV的傳播方式不穩(wěn)定，使EV破壞以及使引導(dǎo)構(gòu)件損壞。在設(shè)計(jì)象圖20中所例示的那種LC引導(dǎo)器件160時(shí)，可利用的一個(gè)因素是應(yīng)把各極看做是在待引導(dǎo)的EV的近似頻率下的四分之一波長(zhǎng)構(gòu)件。該頻率主要由EV的速度以及EV和控制元件或極元件162a-d之間的距離所確定。由于引導(dǎo)器件160的直徑與耦合系數(shù)有關(guān)，因而引導(dǎo)器件的直徑與各元件162a-d的間距之間存在著某一種相互關(guān)系。在這類引導(dǎo)器件中，四分之一波長(zhǎng)元件162a-d可在直流或固定電位下工作而不會(huì)有充電效應(yīng)。盡管通常是可以將LC波導(dǎo)器件按需要制成大的或小的，使其適應(yīng)待引導(dǎo)的EV的特定大小并與它耦合，但某一給定LC引導(dǎo)器件所要引導(dǎo)的EV，其傳播速度范圍并不是任意寬的。
應(yīng)該理解的是，舉例說，待傳導(dǎo)的珠鏈中的數(shù)目越多，引導(dǎo)器件所供給的功率等級(jí)越大。一般說來，要求RC引導(dǎo)器件橫截面為20微米的EV需要稍大一些的LC引導(dǎo)器件。象圖20的162a-d那樣的引導(dǎo)電極或磁極，它們之間的間距也應(yīng)在20微米左右。不能期望如此大小元件轉(zhuǎn)送極高的功率。雖然可以用多個(gè)并聯(lián)的部件來引導(dǎo)一股EV流，但如果將EV結(jié)構(gòu)按比例放大以配合較大的引導(dǎo)器件，則在材料的使用和加工方面更為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)采用多個(gè)發(fā)生器時(shí)，這種比例基本上是EV發(fā)生器或發(fā)生器之后的電荷復(fù)合電路的函數(shù)。
圖20中所例示的那種LC引導(dǎo)器件可在幾何和電氣條件方面加以改變。但那種結(jié)構(gòu)對(duì)較大的尺寸來說較為理想，最好采用層疊制造法。對(duì)較小的構(gòu)件可采用不同的制造方法，特別是那些適合于薄膜工藝的制造方法。圖21的170例示了用薄膜結(jié)構(gòu)制成的LC引導(dǎo)器件的部件分解圖。
平面式LCEV引導(dǎo)器件170具有三個(gè)引導(dǎo)層，該引導(dǎo)層包括一上引導(dǎo)件172和一下引導(dǎo)件174以及介在上下引導(dǎo)之間的中間引導(dǎo)件176。上引導(dǎo)件172包括一對(duì)用橫條180連接成梯狀結(jié)構(gòu)的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178。同樣，下引導(dǎo)件包括由橫條184連接的縱向延伸構(gòu)件182。中引導(dǎo)層系176則包括兩條細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件186，各細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件都具有從其上伸出的一排短桿即極片188。
在三個(gè)引導(dǎo)件172-176以層疊結(jié)構(gòu)的形式連接在一起的情況下，上下橫條180和184分別與中間層系的極片188配合，通過成列橫條和極片而形成溝道般的通道。在這種結(jié)構(gòu)中，與四分之一波長(zhǎng)線類似的導(dǎo)電極片188對(duì)EV在橫向的傳播起了限制作用。如圖所示，橫條180和184，各自作為縮短了的半波長(zhǎng)線工作，起了縱向限制的作用。引導(dǎo)構(gòu)件170實(shí)際上以開縫引導(dǎo)或延遲構(gòu)件的形式工作。
鑒于引導(dǎo)構(gòu)件170在電性能非?；钴S，而且預(yù)期可以強(qiáng)烈輻射，因此可以在結(jié)構(gòu)頂部和底部用導(dǎo)電平面封面閉起來，以抑制其輻射。從圖中可以看到，導(dǎo)電輻射屏蔽板190和192系以層疊式結(jié)構(gòu)分別配置成頂層和底層。由于對(duì)引導(dǎo)構(gòu)件172-176之間的電位差并沒有什么基本要求，因而它們的邊可以連接在一起，但當(dāng)然必要時(shí)也可以用隔片使它們彼此隔離。
一般說來，由大多數(shù)發(fā)生器在短暫的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的EV，至于它們之間的間距并不是高度正規(guī)的，盡管在某些情況下，可以影響所產(chǎn)生的EV的間距。但LC引導(dǎo)器件對(duì)通過它的EV起某種同步化的作用。EV或EV鏈通過LC引導(dǎo)的平均速度系固定在引導(dǎo)的頻率，并迫使各EV或EV鏈的間距與引導(dǎo)結(jié)構(gòu)周期同步。于是在引導(dǎo)器件中所產(chǎn)生的合成的周期性電場(chǎng)通過對(duì)慢的EV起加速作用，對(duì)快的EV起減速作用，使EV串聚束在該電場(chǎng)中。
當(dāng)最初的EV進(jìn)入LC引導(dǎo)器件中時(shí)，在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)電磁場(chǎng)的電平過低，不能起強(qiáng)有力的同步作用。隨著電平的提高，同步變得更有效?！癚”值即引導(dǎo)器件作為空腔的品質(zhì)因數(shù)確定增高和衰減的速率。Q值過大會(huì)使空腔損壞。LC引導(dǎo)器件即作為同步裝置有一個(gè)隱最佳充填系數(shù)。充填系數(shù)低，則同步化不起作用，充填系數(shù)高，則有破壞和干擾引導(dǎo)功能的危險(xiǎn)。
當(dāng)同步裝置與EV的耦合比(舉例說)圖20和21的LC引導(dǎo)器件耦合松時(shí)，可以使同步化情況更好。這種松弛的耦合可通過采用在波導(dǎo)的一側(cè)設(shè)有若干小槽的帶槽空腔來實(shí)現(xiàn)。于是這種裝置就會(huì)在較低的頻率下工作，而且通頻帶更寬。后面將作為RF(射頻)源介紹這種結(jié)構(gòu)。
9.表面源圖22-24展示了一個(gè)包括一個(gè)表面源連同一個(gè)引導(dǎo)元件的EV發(fā)生器的三個(gè)視圖。通常在表面上或靠近表面處引導(dǎo)EV需要將它們從源上或前面的元件耦合到有關(guān)表面上。舉例說，在采用象圖4-6的陰極的發(fā)生器的情況下，有可能將該源安置在離傳播表面不遠(yuǎn)的地方，并達(dá)到適當(dāng)?shù)鸟詈稀Ｔ趫D22-24所例所示的裝置中，EV源是與EV準(zhǔn)備沿其上傳播的引導(dǎo)器件做成一個(gè)整體以增強(qiáng)耦合效果的。
詳細(xì)地說，發(fā)生器和引導(dǎo)器件的組合體總編號(hào)為200，它具有一介質(zhì)基底202，基底202的特點(diǎn)是有一個(gè)引導(dǎo)溝槽204和一個(gè)表面或平面陰極206，陰極206朝向引導(dǎo)溝槽的一端且嵌入引導(dǎo)溝槽中。在絕緣基底202上與溝槽204和陰極206的相對(duì)的另一側(cè)配置有一表面陽極/對(duì)電極208，用來完成產(chǎn)生EV并沿溝槽上傳播EV的任務(wù)。圖24中示出了可選擇頂蓋210，以便將其緊貼安置在基底202的帶槽平面上，倘若槽平面系光滑，則無需密封就可使用。為防止電荷聚集在有蓋的引導(dǎo)通道中，蓋210上涂有能驅(qū)散電荷的材料，如摻雜的鋁氧粉，下面將詳細(xì)談到。
在實(shí)際應(yīng)用中，介質(zhì)基底202可以是厚約0.25毫米并帶有深度和寬度約各為0.1毫米的引導(dǎo)溝槽的氧化鋁陶瓷板或襯底。舉例說，陰極206和對(duì)電極208的金屬涂層可以是燒制在陶瓷上的銀糊劑化合物。銀陰極上可用水銀潤(rùn)濕，辦法是將水銀涂擦在陰極。在這類尺寸的情況下，產(chǎn)生EV并將EV沿引導(dǎo)路徑204傳播所需用的工作電壓約為500伏。采用薄膜加工法制造更薄的介質(zhì)襯底202可以降低工作電壓，采用這種薄膜制造技術(shù)，就可以用氧化鋁作為電介質(zhì)，用蒸發(fā)鉬作為金屬電極206和208，這些都是淀積在氧化鋁襯底上的。在這種情況下，水銀還可用作遷徙性陰極材料，因?yàn)樗y可通過足以起潤(rùn)濕作用的離子轟擊過程而將鉬潤(rùn)濕。這種轟擊可直接轟擊到鉬表面上。不然的話也可以在鉬表面附近用水銀轟擊氬離子，從而將鉬表面清理干凈，為潤(rùn)濕作好準(zhǔn)備。鑒于水銀與鉬的可溶性不高，因此為便于借助直接或間接水銀離子轟擊的方法進(jìn)行表面清理，可在鉬表面蒸發(fā)少量的鎳。鉬和水銀比銀或銅和水銀結(jié)合得更好，因?yàn)殂y和銅在水銀中很快就溶解掉，太容易溶解在水銀中，就不可以用在薄膜電路中。
由于陰極源206在引導(dǎo)溝槽204中與介質(zhì)襯底202有效地形成一個(gè)整體，因而陰極與介質(zhì)襯底適當(dāng)?shù)伛钕，也就是藫?dān)珽V從陰極發(fā)生區(qū)傳入引導(dǎo)溝槽中并沿引導(dǎo)溝槽的傳播，因EV引起的能量損耗最小。此外，陰極206經(jīng)水銀等潤(rùn)濕，具有自行削尖或再生作用的特點(diǎn)，因而可以適當(dāng)維持其產(chǎn)生EV的前緣銳利。此外，陰極206是一種延伸的或線性源，因而可以將產(chǎn)生EV所需的脈沖重復(fù)率提高到比單點(diǎn)源的情況高得多的值，因?yàn)樵谌缟鲜龅难由煸吹那闆r下的各個(gè)脈沖之間是不需要涉及到液體金屬遷徙的再生過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，延伸式陰極206與圖7中所示的陰極64完全一樣，也是直接裝設(shè)在陶瓷基底62上。這種延伸式陽極的工作依賴于在陰極邊緣能促使對(duì)可移動(dòng)的陰極潤(rùn)濕材料有銳化作用的邊緣場(chǎng)效應(yīng)。因此，始終可以依靠一個(gè)或多個(gè)相對(duì)尖銳的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致供引發(fā)EV用的場(chǎng)致發(fā)射，因而這種源的工作電壓是較低的。
10.表面電荷的抑制EV產(chǎn)生之后，由于這類電子在形成時(shí)結(jié)合較弱，也可能由于其它過程，例如EV經(jīng)過粗糙表面時(shí)，可能會(huì)失去電子。特別是在后一種情況下，失去的電子本身會(huì)沿該表面分布，在以后EV通過帶電表面區(qū)時(shí)對(duì)EV生減速電場(chǎng)效應(yīng)。有好幾種方法可以消除由此產(chǎn)生的表面電荷。
舉例說，可以把EV發(fā)生器或RC引導(dǎo)器件中使用的經(jīng)受表面電荷聚焦的介質(zhì)襯底或基底使其變得具有足夠的導(dǎo)電性，從而可以使表面電荷通過襯底引到陽極或?qū)﹄姌O上。基底的電阻率應(yīng)小得足以將聚焦的表面電荷在使表面帶電的EV通過之后、下一個(gè)EV通過之前排放掉。但表面的電阻率不能任意降得過低，因?yàn)閷?duì)于陽極或?qū)﹄姌O的過高的電導(dǎo)率會(huì)破壞后來的EV。
為使襯底達(dá)到所希望的體電導(dǎo)率，若電阻值不遠(yuǎn)低到200歐/100平方英尺的范圍，則可將氧化鋁之類的介質(zhì)材料涂以通常制造厚膜電阻器所用的任何電阻性材料。這種電阻性涂料通常是由含金屬成分的玻璃料組成，而且是用絲網(wǎng)印刷法涂上去后在高溫下燒制的。但應(yīng)用強(qiáng)場(chǎng)和可能有很高的熱梯度而使EV活動(dòng)能力很強(qiáng)時(shí)，這種玻璃料往往會(huì)破裂，因而不能令人滿意。特別是在這些情況下，可以往介質(zhì)元件中加入摻有例如鉻、鎢或鉬的氧化鋁薄膜，使材料具有足夠的導(dǎo)電性，從而使介質(zhì)達(dá)到所希望的體電導(dǎo)率水平。減少襯底的厚度可以提高這種處理過程的效果。
若促使EV衰減的干擾嚴(yán)重，則衰減的EV，其光電發(fā)射光譜是富有紫外光和軟X射線的。所產(chǎn)生的光電導(dǎo)體，其吸收光譜應(yīng)使其與這此高能量生成物相匹配。鑒于電子在光電導(dǎo)體中散射而且遷移率低而使光電導(dǎo)過程比EV的流通慢，因而表面電荷由EV的衰減而引起的放電是在EV已通過表面上某一特定位置稍微過后發(fā)生的，因此對(duì)EV傳導(dǎo)至陽極的過程不造成威脅。除發(fā)射紫外線和X射線外，來自靠近某一表面的EV的部分電子發(fā)射在介質(zhì)材料中激發(fā)出熒光，這種熒光則有助于引發(fā)光電導(dǎo)過程。
另一種通過光電導(dǎo)性抑制表面電荷的方法是采用金剛石般的碳制造介質(zhì)元件。這類材料的能帶隙約為3電子伏特，因而可被激勵(lì)使其進(jìn)入光電導(dǎo)狀態(tài)。此外，這種碳質(zhì)材料不難摻以石墨形的碳以提高襯底的電導(dǎo)率。
另一種驅(qū)散表面電荷的方法是利用通過轟擊引起的電導(dǎo)性。這種導(dǎo)電性是通過來自EV穿透極薄的介質(zhì)層而轟擊陽極的高速電子引發(fā)起來的，它能使敷在陽極上的介質(zhì)導(dǎo)電。事實(shí)上，隨著高速電子流在介質(zhì)中轉(zhuǎn)變成許多低速電子，介質(zhì)的電導(dǎo)率增加。如果介質(zhì)材料夠薄且?guī)в幸恍┶鍏^(qū)，則可以使這個(gè)過程適當(dāng)達(dá)到最佳效果。阱區(qū)開始時(shí)可用熱的方法或光學(xué)的方法清除，在操作過程中則為電場(chǎng)所清除。
一般來說，介質(zhì)襯底的幾何結(jié)構(gòu)可能會(huì)影響使襯底導(dǎo)電抑制表面電荷的效能，例如，在用光電導(dǎo)性和轟擊引發(fā)導(dǎo)電性的方法的情況下就是這樣。
11.發(fā)射器在某些用途或結(jié)構(gòu)中，需要或希望EV能傳過真空或氣體環(huán)境中的一個(gè)縫隙。舉例說，可以將EV發(fā)射越過間隔著陰極和陽極或引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的縫隙。EV越過某一縫隙的發(fā)射可以通過施加適當(dāng)?shù)碾妷簩V從一個(gè)區(qū)吸引到另一個(gè)區(qū)的方法來實(shí)現(xiàn)。但如此施加的電壓意味著系統(tǒng)的功率損失或可能給EV帶來了不必要的能量增益。通過譬如說誘使EV離開陰極區(qū)進(jìn)入對(duì)電極區(qū)來減少所需施加的電壓，從而使系統(tǒng)的能量損失減少到最低程度，而不致使能量增益過大。這可通過令EV傳播橫越在所希望的施加電壓下場(chǎng)強(qiáng)很大的區(qū)域，因而場(chǎng)將EV從它所經(jīng)過和所附的表面上除去。
圖25是一個(gè)發(fā)射器結(jié)構(gòu)的示意圖。發(fā)射器(總編號(hào)為216)是為將EV橫過EV發(fā)生器218與EV引導(dǎo)器件(例如220)之間一個(gè)縫隙的發(fā)射而設(shè)計(jì)的。發(fā)生器218有一個(gè)通常呈管形，但在前端封閉成錐形結(jié)構(gòu)，在尖端222終止的介質(zhì)基底。對(duì)電極224在介質(zhì)基底內(nèi)部，由涂敷在整個(gè)錐形區(qū)的基底內(nèi)部表面并部分沿基底圓柱形部分延伸的導(dǎo)電材料涂層形成。介質(zhì)基底的部分外表面涂有導(dǎo)電材料，形成陰極226。陰極226沿基底的圓柱形部分延伸并一直到基底的錐形端部，但并不象對(duì)電極224那樣沿基底縱向延伸得那么遠(yuǎn)。通過在離錐形尖端222端點(diǎn)不遠(yuǎn)的地方終止陰極226，其上形成EV的陰極前緣保持與陽極224相當(dāng)接近。此外，呈截頭錐形的陰極226具有這樣的特點(diǎn)，即其EV產(chǎn)生區(qū)比陰極一直延伸到基底尖端222的情況為大。在產(chǎn)生EV的過程中利用了靠近陽極224的陰極226前緣周圍的邊緣場(chǎng)效應(yīng)。
對(duì)電極則比基底圓柱形外側(cè)的陰極涂層，在基底圓柱形部分內(nèi)向左延伸得更遠(yuǎn)。
管形引導(dǎo)構(gòu)件220通常系制成如圖15所示的管形引導(dǎo)構(gòu)件，其外表面涂有導(dǎo)電材料，形成一直延伸到引導(dǎo)構(gòu)件的大部分長(zhǎng)度但沒有到頭的對(duì)電極。對(duì)電極228沒有延伸到引導(dǎo)構(gòu)件220的終端，以免EV傳播到對(duì)電極上。面對(duì)發(fā)生器218的引導(dǎo)構(gòu)件220的端部，其特點(diǎn)在于其內(nèi)表面230呈錐形，因而發(fā)生器尖端222可以安置在引導(dǎo)構(gòu)件錐形端內(nèi)而仍然可以使兩者之間保持一段間隔。只要對(duì)電極228留在陰極226區(qū)域的后面，則引導(dǎo)構(gòu)件220也可以制造得使其外接在發(fā)生器218上。
工作時(shí)，往發(fā)生器218的陰極226和對(duì)電極224之間施加適當(dāng)?shù)碾娢徊?，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)EV，這些EV在電位差所建立的場(chǎng)的作用下離開陰極的前端移向尖端222。意圖是想使EV離開發(fā)生器218，然后進(jìn)入引導(dǎo)構(gòu)件220內(nèi)部。這之后，通常如前面所談過的那樣，EV可以在引導(dǎo)構(gòu)件對(duì)電極228所建立的至少一部分場(chǎng)的作用下沿引導(dǎo)構(gòu)件220內(nèi)部傳播。發(fā)生器端部錐形的幾何形狀以及發(fā)生器陰極226和對(duì)電極224的相對(duì)定位使EV在發(fā)生器尖端222受到強(qiáng)場(chǎng)的作用，促使EV偏離發(fā)生器218的基底。這樣，EV就在引導(dǎo)構(gòu)件220的開始部分有效地從發(fā)生器尖端222射出，繼續(xù)往前，但這時(shí)是在引導(dǎo)構(gòu)件的作用下傳播。
在實(shí)踐中，陰極226可以如前面談過的那樣，用液態(tài)金屬導(dǎo)體適當(dāng)?shù)丶右詽?rùn)濕。引導(dǎo)構(gòu)件對(duì)電極228可以在與發(fā)生器對(duì)電極相同的電位下工作，但也可采用其它電位值。加到引導(dǎo)對(duì)電極228上的引出電壓是EV發(fā)生過程的一個(gè)固有部分，沒有這個(gè)電壓，發(fā)生器就不能有效地產(chǎn)生EV。當(dāng)陰極226在某些負(fù)電壓下運(yùn)行時(shí)，引出電壓通常是處于地電位。在負(fù)脈沖加到陰極226上以產(chǎn)生EV的情況下，發(fā)生器對(duì)電極224可以在地電位下運(yùn)行。可流動(dòng)的潤(rùn)濕性金屬系在陰極226最靠近尖端222的端部被拉延成薄圈。EV是在陰極區(qū)周圍產(chǎn)生的，因此在高脈沖頻率下，伴隨著EV的產(chǎn)生，在陰極端部周圍有穩(wěn)定的輝光。
作為制造如圖25所示的發(fā)射器25的一個(gè)例子，發(fā)生器218的介質(zhì)體的錐形端部(即在潤(rùn)濕的金屬陰極邊緣)可以用厚度為0.1毫米的氧化鋁陶瓷制成，而沿基底的圓柱形體干部分則稍厚一些，以增加其機(jī)械支撐作用。對(duì)電極224和陰極226可象前面談過的那樣燒制在涂敷在絕緣表面的銀糊劑上?；?18錐形端的內(nèi)外側(cè)都細(xì)致地搞尖以增加尖端222處的場(chǎng)強(qiáng)，使EV趨近該區(qū)時(shí)分離。發(fā)生器尖端222與引導(dǎo)構(gòu)件220最靠近尖端222的內(nèi)表面之間的間距可以在1毫米或更小的數(shù)量級(jí)。在上述尺寸下，在發(fā)生器對(duì)電極224與陰極226之間加有大約500伏電位差的情況下，EV可以在發(fā)生器尖端222上形成而離開。10-2乇數(shù)量級(jí)的氣壓將EV提離發(fā)生器基底218的介質(zhì)表面，而且便于將EV轉(zhuǎn)移和傳播到引導(dǎo)構(gòu)件220上，甚至還可把陰極沖脈沖降低到200伏。高分子量氣體，如氙和水銀等，對(duì)這種作用特別有好處。
應(yīng)該指出，引導(dǎo)構(gòu)件220與發(fā)生器218之間的間距是可加以調(diào)節(jié)的。在真空或選定的氣體條件下要求在密封情況下工作的給定用途中，這些活動(dòng)都可用各種方法實(shí)行。
盡管這里所例示和介紹的是普通圓柱形對(duì)稱的發(fā)射器218，應(yīng)該理解的是，發(fā)射器技術(shù)可用于任何種類的EV發(fā)生和控制元件上。舉例說，圖22-24的平面發(fā)生器和引導(dǎo)構(gòu)件都可應(yīng)用發(fā)射技術(shù)來解決，例如距后面各引導(dǎo)構(gòu)件的大間隙問題，特別是當(dāng)利用低電壓產(chǎn)生EV時(shí)更是如此。
一般說來，若減小各元件的尺寸，則可以在較低的電壓下形成和發(fā)射EV。為能在低電壓下工作，一般都希望用薄膜涂敷法來制造諸元件。舉例說，為了制造平面發(fā)射器，可用金屬板印刷法制造陽極，然后覆以諸如氧化鋁或金剛石般碳的薄膜。淀積絕緣材料之后，可把陰極材料(一般為鉬)涂到絕緣材料上，然后可用液態(tài)金屬潤(rùn)濕整個(gè)陰極。當(dāng)通常為圓柱形的發(fā)射器不可用薄膜法如此制造時(shí)，則可將各電極刷上涂料以制造這種發(fā)射器。當(dāng)發(fā)生器絕緣基底的厚度約為1微米時(shí)，可在發(fā)生器的陰陽極間的電位差小于100伏的情況下形成和發(fā)射EV。
雖然這里舉例介紹了EV發(fā)射器的一些最佳實(shí)施例，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員不難理解，EV發(fā)射器是可以制成各種其他形式的。
12.選擇器如前談過的那樣，EV可以珠鏈的形式產(chǎn)生，多個(gè)珠鏈基本上同時(shí)產(chǎn)生?？赡苡袝r(shí)候希望或需要將所選定的某一總電荷的EV加以隔離，以便在某一過程或器件中使用。選擇器的作用有助于限制可用以提供所希望的品種的EV類型的數(shù)目。通?？僧a(chǎn)生各種EV并令其射向在介質(zhì)表面的尖銳邊緣周圍的陽極或集流電極上。引出器電場(chǎng)使所選取的EV從介質(zhì)邊緣上脫離并將它們推向引導(dǎo)元件或其它選定區(qū)。從選擇器的幾何條件考慮，引出器電壓以及引導(dǎo)電壓都不難加以調(diào)節(jié)，以便引出具有所選定電荷量EV。一般說來，一次可以引出大約五個(gè)EV鏈，各鏈含十或十二個(gè)珠子，鏈或EV的數(shù)目與引出裝置的幾何條件成比例。
圖26的236表示普通常圓柱形對(duì)稱的選擇器，選擇器有一個(gè)發(fā)生器或源238，通常構(gòu)成如圖8中所示的分離器的形式。通常呈管形的陶瓷基底240有一個(gè)錐形前端，其中錐形內(nèi)外表面的相應(yīng)錐形角彼此配合形成以圓而尖的邊緣242為界的小孔。導(dǎo)電涂層，例如燒制的銀糊劑涂層，繞錐形端的外基底形成對(duì)電極帶244。潤(rùn)濕了的金屬陰極246安置在管形絕緣基底240內(nèi)，陰極錐形端處在絕緣基底的錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)且面向以邊緣242為界的小孔。陰極246舉例說可以如前所述，是水銀潤(rùn)濕了的銅。
引出器248呈具有小圓孔250的導(dǎo)電板的形式安置在源圓形邊緣242前面一短距離的中心位置。引出器248的另一側(cè)有一個(gè)管形引導(dǎo)構(gòu)件252。管形引導(dǎo)構(gòu)件252，舉例說，有一個(gè)外表面部分覆以導(dǎo)電表面形成對(duì)電極254的介質(zhì)體。
若發(fā)生器238是在引出器248上不加電壓的情況下工作以產(chǎn)生EV，則EV通過陶瓷錐體端部的孔并繞尖緣242到達(dá)錐體外和陽極上，而使EV從陰極尖端區(qū)移到陽極244上。但當(dāng)引出器上加有適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，在介質(zhì)邊緣242上某一選定部分的EV離開介質(zhì)并通過引出器孔250被推向引導(dǎo)構(gòu)件252上，通過引導(dǎo)構(gòu)件252在引導(dǎo)對(duì)電極254上電位的作用下傳播。
圖27中的260表示平面選擇器，平面選擇器260包括一個(gè)具有細(xì)長(zhǎng)頸部264的普通扁平的介質(zhì)基底262。表面源或發(fā)生器(通常是圖22所示的那一種)裝在選擇器260中，平面陰極266則處在溝槽268中。但產(chǎn)生EV用的陽極并不是安置在介質(zhì)基底260的另一側(cè)上，而是呈覆蓋層270的形式安置在與第一溝槽268銳角相交，形成尖銳相交邊緣274的第二溝槽272的側(cè)壁上。在只有陰極266和陽極270兩端加有電位差的情況下，在陰極(可以是潤(rùn)濕金屬型)上形成的EV沿溝槽268移到其與溝槽272的相交處，于是EV轉(zhuǎn)過尖緣274，然后進(jìn)行到陽極270上。
兩引出器電極276和278沿基底262頸部264的外表面安置在其對(duì)向側(cè)和引導(dǎo)槽268兩側(cè)。往引出器電極276和278加適當(dāng)電壓促使選定的通過尖緣274的EV離開尖緣274，并沿引導(dǎo)槽268，通過引出器電極界定的范圍區(qū)而前進(jìn)。從圖28可以看到，對(duì)電極280位于沿介質(zhì)基底的頸部264的部分引導(dǎo)溝槽268下面，將選定的EV沿引導(dǎo)溝槽進(jìn)一步推向超出引出器電極276和278的范圍。
前面已經(jīng)談過，當(dāng)EV沿某一表面移動(dòng)時(shí)，鏡象力將它約束在該表面上。約束力的大小在某種程度上取決于鏡象力所作用的表面的幾何條件。減少該表面的有效面積時(shí)(例如當(dāng)EV通過圖26中的發(fā)生器238錐形結(jié)構(gòu)的圓形尖緣242或通過圖27中的平面選擇器260的尖緣274時(shí))，鏡象力就減小，且EV就處于較松的約束狀態(tài)并易感受到由另一個(gè)加有較正電壓的電極所提供的場(chǎng)的分離作用。移向引出器電極的EV，其高的負(fù)電荷可能會(huì)在瞬間將陰極與引出器之間的電位降低到引出任何其余的在有關(guān)邊緣并移向源陽極的珠鏈或成組珠子所要求的閾值以下。初始的EV結(jié)構(gòu)被引出并傳播到引出器場(chǎng)以外之后，后來的EV就可從介質(zhì)邊緣區(qū)引出。
舉例說，在圖26中所示的結(jié)構(gòu)形式中，當(dāng)陰極上所加的負(fù)電壓為2千伏，以尖緣242為界的小孔約為50微米，錐體半徑大小相當(dāng)，且介質(zhì)小孔至引出器電極的間距約1毫米時(shí)，要使EV脫離需要大約2千伏的正引出電壓。引出閾值電壓極為關(guān)鍵。舉例說，當(dāng)令上述尺寸的EV源不斷發(fā)?，且EV完全被介質(zhì)錐體上的陽極所捕獲時(shí)，在1.9千伏的引出電壓下，引出器就沒有引出能力，但在2.0千伏的正引出電壓下，則EV被引出。
盡管圖24-26所示的分離器是與EV發(fā)生器結(jié)合在一起的，但實(shí)際上分離器是可以沿一系列EV控制元件在任何位置上裝設(shè)的。舉例說，分離器可以設(shè)在引導(dǎo)器件之后，或甚至設(shè)在另一個(gè)分離器之后，只要順次排列或甚至串級(jí)排列的EV分離器可以從寬范圍結(jié)合能的EV引出具有某特定結(jié)合能的EV即可。
13.分裂器通常，對(duì)各過程需要計(jì)時(shí)或同步的操作可以用從單個(gè)輸入信號(hào)獲取的兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸出信號(hào)進(jìn)行控制。舉例說，主過程可以劃分為多個(gè)子過程。當(dāng)EV源是在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量EV珠或珠鏈的EV源時(shí)，有可能劃分這種過程，即將一陣迸發(fā)的EV劃分成兩個(gè)或多個(gè)EV傳播信號(hào)。如此劃分EV信號(hào)用的器件叫做分裂器，它通常是用一個(gè)或多個(gè)與主引導(dǎo)通道相交的分支引導(dǎo)通道中斷引導(dǎo)元件(例如，圖11-16中所示的RC引導(dǎo)器件)而制成的。當(dāng)EV沿主引導(dǎo)通道移動(dòng)，到達(dá)主通道與某一分支或輔助通道的相交處時(shí)，有些EV進(jìn)入輔助通道內(nèi)，其余的EV繼續(xù)沿主通道行進(jìn)。制造分裂器時(shí)，務(wù)必注意確保輔助引導(dǎo)通道與主通道在EV真正傳播的位置上相交。舉例說，若主通道較大從而EV可在整個(gè)主通道的橫載面的各個(gè)位置上一直移動(dòng)，則不能肯定EV是否會(huì)碰撞輔助通道與極為接近其入口的主通道的相交處而進(jìn)入輔助通道中。
圖29和30中的290即為分裂器，它有一個(gè)介質(zhì)基底292，介質(zhì)基底292上粘結(jié)有鑲嵌式瓦片294。輔助瓦片296也粘結(jié)到基底292上。瓦片294和296系切成如圖所示的形狀并粘結(jié)到基底292上，兩瓦片之間經(jīng)適當(dāng)隔開形成輔助引導(dǎo)通道298。單瓦片(在圖29中從頂部看通常為矩形)可切成兩片以形成通道298，這時(shí)再把各片適當(dāng)粘結(jié)到基底292上。
前面談過，這種鑲嵌式瓦片的邊緣和基底292之間的90度角可以形成一個(gè)通道，EV即被吸向該通道并在該通道中傳導(dǎo)。但當(dāng)瓦片294和296粘接到基底292上時(shí)，45度斜角就按圖13和圖14中引導(dǎo)構(gòu)件110形成通道的方式形成銳角主通道300。用以影響吸力使EV維持在引導(dǎo)通道中的引導(dǎo)對(duì)電極或接地平面302系安置在基底292與瓦片294和296相反的一側(cè)上。介質(zhì)瓦片294、296和基底292可用任何適當(dāng)?shù)牟牧?例如氧化鋁)制成。同樣，對(duì)電極302也可由任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料(例如銀板)制成。加到對(duì)電極302上的電位按用途和其它所采用的電位電平進(jìn)行選擇，且可以是正電位或地電位。
第二種形式的分裂器如圖31中的310所示。分裂器310有一個(gè)介質(zhì)基底312，基底312上有直的主引導(dǎo)通道314和輔助引導(dǎo)通道316，后者從主通道中以銳角分支出去。通道314和316是在基底312上形成橫截面為矩形的溝槽。如圖32中所示，對(duì)電極318系安置在基底312與通道314和316相反的一側(cè)，以促進(jìn)EV沿各通道的傳播，介質(zhì)平蓋320則可有可無，靠在基底的頂部表面將引導(dǎo)通道封閉起來。為確保EV沿主通道從左至右(如圖31中所看到的那樣)移動(dòng)到離被輔助通道316所斷開的主通道的側(cè)面足夠近的程度，主通道的橫截面不應(yīng)從沿該通道傳播的EV的平均尺寸大得多，盡管各通道必須大得足以適應(yīng)準(zhǔn)備在其中傳播的最大EV結(jié)構(gòu)。(圖29和30中具有斜面300的鑲嵌式波導(dǎo)通道有一個(gè)敞開側(cè)面，因而會(huì)適應(yīng)任何尺寸的EV結(jié)構(gòu))。一般說來，對(duì)在2千伏下形成的EV珠鏈來說，主通道的橫向尺寸應(yīng)為20微米。傳導(dǎo)單個(gè)EV珠子的通道寬度下限約為1微米。但當(dāng)在2千伏下形成的EV珠子是準(zhǔn)備沿分裂器310的兩個(gè)通道傳播時(shí)，輔助通道316的寬度至少應(yīng)力20微米，主通道314的寬度則可在20微米和30-35微米之間的范圍。
分裂器290和310都可與各種其它元件配用，且舉例說，EV可從本說明書所公開的任何源發(fā)射或傳播入主引導(dǎo)通道300和314中。在圖29和30的分裂器290的情況下，EV或EV珠鏈沿通道成形斜面300的頂點(diǎn)移動(dòng)，一直到達(dá)與輔助通道298的相交處為止。這時(shí)，一些EV或EV珠鏈進(jìn)入輔助引導(dǎo)通道298中，其余的EV或EV珠鏈繼續(xù)往右(如圖29中所示)，沿主通道300前進(jìn)。輔助通道298引導(dǎo)已進(jìn)入該通道的EV或EV珠鏈如圖所示繞該通道的肘部，從而使兩股EV或EV珠鏈流如圖29所示沿兩通道300和290到達(dá)分裂器290的右端。從那里，EV可由其它元件控制或利用。
同樣，射入圖31和32的分裂器310的主通道314左端的EV或EV珠鏈沿該通道移動(dòng)，直到有些EV或EV珠鏈進(jìn)入輔助通道316，并被引導(dǎo)繞過其肘部，從而使兩股EV或EV珠串到達(dá)分裂器的右端，供進(jìn)一步控制或利用。
在各情況下，沿圖示的分裂器290或310的主通道移動(dòng)的單個(gè)EV預(yù)期可轉(zhuǎn)入較狹窄的輔助通道。但應(yīng)該指出，一股EV或EV珠鏈流會(huì)如所述那樣被分裂開來，有些沿主波導(dǎo)通道傳播，其余的則沿輔助通道傳播。傳播中的EV流只有一部分偏轉(zhuǎn)進(jìn)入橫截面小于或等于主通道的輔助通道中，這可能是由于多個(gè)EV或EV珠鏈在通道相交處的擁擠效應(yīng)引起的(而該擁擠效應(yīng)則可能是由于EV電荷密度高所致)，這樣就可以防止所有的EV群都取道輔助通道。這是一種形式的自行轉(zhuǎn)換過程，在該過程中，一個(gè)或少量EV結(jié)構(gòu)一次通入輔助通道，同時(shí)其它EV結(jié)構(gòu)繼續(xù)沿主通道前進(jìn)。在任何情況下，圖29-32中所示的那種分裂器都能有效地將來自單源作為單股流的EV形成多股流傳播。此外，由于沿主通道和輔助通道在路徑長(zhǎng)度方面的差別不大，因而EV實(shí)際上是同時(shí)到達(dá)主通道和輔助通道的輸出端的。因此，舉例說，用單信號(hào)脈沖產(chǎn)生的且到達(dá)主通道和輔助通道交匯處的多個(gè)EV可能會(huì)分裂，有些EV沿各波導(dǎo)通道傳播，以便在兩處產(chǎn)生EV到達(dá)信號(hào)，若波導(dǎo)通道路徑長(zhǎng)度相同，則EV可能同時(shí)或幾乎同時(shí)到達(dá)各通道的終端。
圖33和34中的330顯示了一種時(shí)延可調(diào)的分裂器，用于產(chǎn)生一對(duì)EV傳播信號(hào)，該信號(hào)從單迸發(fā)的EV產(chǎn)生，但在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)一對(duì)位置，該規(guī)定時(shí)間可以基本相同或不同。時(shí)延分裂器330有一個(gè)介質(zhì)基底332，介質(zhì)基底332上粘結(jié)有三個(gè)鑲嵌式的介質(zhì)瓦片334、336和338。從圖中可以看到類似圖1、2或17中所示的那種尖頂陰極40，用以產(chǎn)生EV，使其沿基底332與兩瓦片334和336頂邊(如圖33所示)的交線延伸的第一路徑342傳播。路徑342，如圖33中所示，還沿基底332與矩形瓦片338左邊緣的交線向上延伸，再沿瓦片338的上部邊緣沿伸，然后向下右邊緣延伸。
第一瓦片334呈梯形，與呈三角形的第二瓦片336配合形成通道344，通道344將該兩瓦片隔開，并與主通路342相交成銳角，形成輔助引導(dǎo)路徑346的初始部分。
通常呈U字形的介質(zhì)瓦片348可移動(dòng)，并可相對(duì)于矩形瓦片338如圖中雙箭頭E所示選定其位置，它有左分支350和右分支352，用以如圖所示圍繞矩形瓦片338的下部分延伸。輔助路徑346如圖33所示繼續(xù)向下沿基底332與瓦片338的左邊的90度交線(見圖34)，直到該路徑到達(dá)瓦片分支350為止?？梢苿?dòng)的左分支350有一個(gè)傾斜45度的下部?jī)?nèi)邊緣354，如圖34所示。因此輔助路徑346(此輔助路徑沿基底332與矩形瓦片338在通道344下方的交線走)就由基底與分支350的傾斜邊緣的交線引導(dǎo)，因?yàn)閷?duì)EV來說，比起瓦片338的邊緣與基底332的90度相交，它更喜歡較受限制的相交。因此，EV路徑346離開瓦片338沿著瓦片分支350走。應(yīng)該理解的是，可動(dòng)瓦片348可這樣安置，使分支350處在通道344的出口，從而使輔助路徑346沿著分支走而無需首先沿著瓦片338的左邊緣走。輔助路徑346前行至U形瓦片348的底面，然后經(jīng)過瓦片底面移到右分支352，右分支352則沿其左邊緣與基底332正交，如圖34所示。但瓦片338的右下部邊緣具有這樣的特點(diǎn)，它以一個(gè)45度斜面356與基底332相交。因此EV沿瓦片分支352與基底332的交線向上移動(dòng)(如圖33所示)，然后沿瓦片338與基底的傾斜相交處，再往上離開可動(dòng)分支的端部。從圖34中可以看到，對(duì)電極358處在基底332的下面，以提供增強(qiáng)路徑342和346的引導(dǎo)效果所需要的電位，而當(dāng)分裂器330具有產(chǎn)生EV用的陰極時(shí)，則提供產(chǎn)生EV所需要的電位。
從圖33可以看到，矩形瓦片338的右邊緣有兩個(gè)發(fā)射器360和362，其末端呈尖銳邊緣的介質(zhì)延伸部分的形式。這樣，沿瓦片338的右邊緣的上部分與基底332的正交處移動(dòng)的EV為發(fā)射器360與基底的交線所引導(dǎo)。但發(fā)射器360的橫截面通常是三角形，如圖33所示，這使發(fā)射器的右端形成尖銳邊緣。EV會(huì)向前移動(dòng)到基底332的平直襯底而不是繞過發(fā)射器360的尖角。發(fā)射器360前沿的形狀是否正確很大程度上影響著EV的這個(gè)前行運(yùn)動(dòng)，因而該前沿必須尖而直，以免EV在不希望的角度發(fā)射。為進(jìn)一步操縱EV，可由設(shè)在發(fā)射器360右側(cè)的電極(圖中未示出)提供外部場(chǎng)。
同樣，發(fā)射器362的特點(diǎn)是朝向右端的尖銳邊緣，因而沿瓦片338的右下部邊緣與基底332的傾斜相交處移動(dòng)的EV向右轉(zhuǎn)，如圖33所示，沿發(fā)射器362與基底之間的正交處移動(dòng)，然后離開發(fā)射器在基底上移動(dòng)。從發(fā)射器362出來的EV可由采用適當(dāng)?shù)碾姌O(圖中未示出)施加的外部場(chǎng)進(jìn)一步進(jìn)行控制。
主路徑342是一個(gè)固定的路徑，即它的長(zhǎng)度只有一個(gè)，例如，從該路徑與通道344的相交處至發(fā)射器360的長(zhǎng)度。另一方面，輔助路徑346的路徑長(zhǎng)度是可調(diào)的，例如，從通路344與主路徑342的相交處至第二發(fā)射器362。路徑長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)是通過U形構(gòu)件348相對(duì)于矩形瓦片338的雙箭頭E所表示的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。介質(zhì)構(gòu)件348向下相對(duì)于瓦片338安置得越遠(yuǎn)(如圖33所示)，輔助路徑長(zhǎng)度346越長(zhǎng)(同時(shí)分支350和352與瓦片338相應(yīng)側(cè)面的重疊部分就越短)。有選擇地相對(duì)于瓦片338安置介質(zhì)波導(dǎo)構(gòu)件348，就可選定路徑346的長(zhǎng)度，這樣就可以選擇EV通過輔助路徑346和到達(dá)第二發(fā)射器362所需要的時(shí)間。因此通過安置介質(zhì)引導(dǎo)構(gòu)件348可以選擇例如由單脈沖所產(chǎn)生且沿著兩條路徑342和346行進(jìn)的EV到達(dá)兩發(fā)射器360和362的相對(duì)時(shí)間。
圖33中所示的10毫米尺寸是可變分裂器的一般比例。應(yīng)該理解的是，十分之一毫米或更小數(shù)量級(jí)的路徑長(zhǎng)度差異不難采用所述尺寸的可變分裂器達(dá)到?？衫萌魏芜m當(dāng)?shù)姆椒ㄒ苿?dòng)和有選擇地安置可動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件348，例如，包括機(jī)械連接方法在內(nèi)。必要時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)是用人工進(jìn)行時(shí)，可利用諸如杠桿和/或傳動(dòng)裝置等具有適當(dāng)機(jī)械效益的微型操縱器或變換器來達(dá)到所希望的控制靈敏度。
應(yīng)該理解的是，可改變引導(dǎo)路徑342和346以適應(yīng)任何用途。此外，各路徑不必都延長(zhǎng)至發(fā)射器360和362，但舉例說，可繼續(xù)通到另一些引導(dǎo)路徑上，或其它元件，視乎是否恰當(dāng)而定。
圖35中的370例示了一種可變延時(shí)分裂器。分裂器370的結(jié)構(gòu)和操作情況與分裂器330類似，因而這里不再詳加介紹，只介紹其間的不同點(diǎn)。例如，固定引導(dǎo)路徑372可與圖33中的固定引導(dǎo)路徑342相同，但分裂器370所提供的可變引導(dǎo)路徑374是由可動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件376調(diào)節(jié)的(如雙箭頭F所示)，可動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件376向右遠(yuǎn)伸，如圖35中所示，在發(fā)射器378處終止，發(fā)射器378沿朝向與第一引導(dǎo)路徑372的交點(diǎn)G的線而發(fā)射EV。這樣，可以使EV同時(shí)或選定的不同時(shí)從兩個(gè)不同的方向到達(dá)G點(diǎn)，這視乎可動(dòng)波導(dǎo)構(gòu)件376的位置而定?？稍O(shè)置象熒光屏380和382之類的證示板或其它EV檢測(cè)器以接收分別沿主路徑372和輔助路徑374移動(dòng)的EV。此外還可利用適當(dāng)?shù)年枠O或?qū)﹄姌O來增強(qiáng)或促進(jìn)EV從發(fā)射器的運(yùn)動(dòng)。
一般說來，分裂器輔助通道在橫向1尺寸上可以大于或小于或等于主通道。若輔助通道的橫截面比主通道的大得多，則所有的EV可能沿輔助通道傳播。輔助通道可以大至90°的任何銳角與主通導(dǎo)相交。各通道可以各種圖形彼此分支，例如呈“Y”字形或“T”字形。在這類實(shí)例中，兩個(gè)分支可以是大小相當(dāng)?shù)耐ǖ?。此外，還可以利用多個(gè)輔助路徑，從而可以從來自例如單源的單輸入EV信號(hào)形成任意數(shù)目的輸出信號(hào)。應(yīng)該理解的是，分裂器也可制成與圖29-35所示的那些不同的形式。舉例說，分裂器可利用前面談過的那種通常為管形的引導(dǎo)元件。
14.偏轉(zhuǎn)開關(guān)已經(jīng)談過，EV和EV鏈不僅可以采用引導(dǎo)元件使其在選定的方向上傳播，而且引導(dǎo)元件還能改變引導(dǎo)路徑，以便有選擇地改變傳播的方向。引導(dǎo)元件之所以能影響EV的傳播方向是因?yàn)镋V上的電荷力使EV被吸向介質(zhì)引導(dǎo)元件表面，而且對(duì)電極所建立的場(chǎng)也將EV吸向介質(zhì)引導(dǎo)表面。采用橫向電場(chǎng)使其作用于EV實(shí)體的電荷，使它們偏轉(zhuǎn)到所述選定的新方向，也可以影響EV和EV珠鏈的傳播方向。偏轉(zhuǎn)的程度取決于偏轉(zhuǎn)場(chǎng)的大小以及場(chǎng)施加到EV實(shí)體上的時(shí)間。此外，偏轉(zhuǎn)場(chǎng)還可以加入或除去，或調(diào)到不同的場(chǎng)強(qiáng)，以便有選擇地偏轉(zhuǎn)不同量的EV，或者當(dāng)EV通過某一特定區(qū)時(shí)使其完全不偏轉(zhuǎn)。當(dāng)然，這里存在著雙向作用，而偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，無論它采取任何形式，都會(huì)受到EV通道所產(chǎn)生的反電壓不希望有的反作用。
當(dāng)EV沿引導(dǎo)路徑(例如如前述的由引導(dǎo)溝槽提供的引導(dǎo)路徑)時(shí)，EV的傳播路徑非常穩(wěn)定，這不僅是由于因介質(zhì)鏡象電荷和對(duì)電極場(chǎng)引起的EV在其中通行的勢(shì)阱，而且還由于介質(zhì)溝槽沿兩個(gè)以上橫向建立的橫向壁界所致。為了使所加的場(chǎng)能將沿某一引導(dǎo)通路移動(dòng)的EV橫向偏轉(zhuǎn)到新的傳播方向，在偏轉(zhuǎn)方向上的引導(dǎo)約束作用應(yīng)該小得足以允許在偏轉(zhuǎn)場(chǎng)的作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。無論如何，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)的區(qū)域應(yīng)不存在可能會(huì)干擾EV橫向偏轉(zhuǎn)的任何引導(dǎo)通道壁。通常，沿引導(dǎo)通道移動(dòng)而且經(jīng)歷高度穩(wěn)定傳播路徑的EV應(yīng)使其暴露在偏轉(zhuǎn)區(qū)較不穩(wěn)定的路徑上;所希望的偏轉(zhuǎn)發(fā)生之后，EV可以再次進(jìn)入例如沿引導(dǎo)通道穩(wěn)定性較高的傳播路徑。有選擇的余地時(shí)，EV可在現(xiàn)有的兩個(gè)或多個(gè)偏轉(zhuǎn)后傳播路徑中的一個(gè)路徑行進(jìn)。如此用以有選擇地改變EV或EV串的傳播方向的器件，舉例說，就是偏轉(zhuǎn)開關(guān)。
圖36-38的390分別為偏轉(zhuǎn)開關(guān)的頂視圖、側(cè)視圖和端視圖。EV偏轉(zhuǎn)開關(guān)390是個(gè)單刀雙投開關(guān)，它由介質(zhì)基底392構(gòu)成，介質(zhì)基底392上分別裝有單輸入引導(dǎo)通道394以及第一和第二輸出引導(dǎo)通道396和398。輸入和輸出通道394-398(圖中看到的是彼此平行，但部梢允顧 們實(shí)際上彼此成任何角度)由轉(zhuǎn)換或偏轉(zhuǎn)區(qū)400連接起來，該區(qū)的深度與引導(dǎo)通道相同，但寬度一般較大。引導(dǎo)對(duì)電極402處在輸入通道394下面，引導(dǎo)對(duì)電極404和406分別處在輸出通道396和398下面，供施加適當(dāng)?shù)碾妷褐?，以促進(jìn)EV沿各自的引導(dǎo)路徑傳播。
兩偏轉(zhuǎn)電極408和410也安置在引導(dǎo)通道394-398和轉(zhuǎn)換區(qū)400對(duì)面的基底392底側(cè)，偏轉(zhuǎn)器電極橫向從部分處在轉(zhuǎn)換區(qū)下面的位置向外延伸，以提供表面積較大的電極。因此處于偏轉(zhuǎn)器左電極408上的正電荷和/或處于偏轉(zhuǎn)器右電極410的負(fù)電荷可以使從輸入引導(dǎo)通道394進(jìn)入轉(zhuǎn)換區(qū)400的EV向左偏轉(zhuǎn)(從觀測(cè)進(jìn)入轉(zhuǎn)換區(qū)的EV的觀測(cè)點(diǎn)看起)。這樣，EV的傳播路徑被迫轉(zhuǎn)離輸入引導(dǎo)通道394中通常為直線的路徑。往偏轉(zhuǎn)器電極408和/或410上加適當(dāng)?shù)碾姾桑涂梢允笶V路徑偏轉(zhuǎn)從而使EV進(jìn)入EV可在其中繼續(xù)傳播的第一或左輸出波導(dǎo)通道396中。不然的話，也可以將電荷處于偏轉(zhuǎn)器板408和410中的其中一個(gè)或兩個(gè)上使從輸入通道394發(fā)射的EV的傳播通道偏轉(zhuǎn)，從而使EV進(jìn)入第二或右邊的輸出通道398，EV即可沿輸出通道398繼續(xù)傳播。
偏轉(zhuǎn)開關(guān)是這樣工作的使EV從輸入引導(dǎo)通道中穩(wěn)定性較高的路徑移入較不穩(wěn)定區(qū)中，在該區(qū)中，通過施加偏轉(zhuǎn)器場(chǎng)可有選擇地使路徑偏轉(zhuǎn)，于是EV就可進(jìn)入一個(gè)輸出引導(dǎo)通道中，提供另一個(gè)穩(wěn)定性較高的傳播路徑。從輸入引導(dǎo)通道到轉(zhuǎn)換區(qū)的轉(zhuǎn)換應(yīng)以不致在EV路徑上形成瞬變狀態(tài)的方式進(jìn)行，否則會(huì)產(chǎn)生虛假的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。可采用來自偏轉(zhuǎn)了的EV的反饋以完全解除輸入加載或耦合的影響。舉例說，EV通過時(shí)，附近的任何電極會(huì)接收到電壓反饋;反饋信號(hào)可通過適當(dāng)?shù)恼穹勺兊牡瓜嗥黢詈蟼魉偷狡D(zhuǎn)板上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道這是一種推挽式器件。對(duì)調(diào)引線的接法，就可用它提供交叉耦合。從圖中可以看出，這個(gè)反饋電極412系安置在基底392上面，與左輸出通道396毗鄰，且通過適當(dāng)?shù)囊€接到耦合電路413，耦合電路413的輸出端則連接到左側(cè)的偏轉(zhuǎn)電極408上。類似的反饋電極414安置在基底上面，與右輸出通道398毗鄰，并連接到耦合電路415上，耦合電路415的輸出端則連接到右側(cè)的偏轉(zhuǎn)電極410上。這樣就可以實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋或正反饋，以分別產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)的，即雙穩(wěn)態(tài)的開關(guān)作用。還可以實(shí)現(xiàn)其它周知的反饋?zhàn)饔?，各作用有不同的反饋線路。同樣，濾波器可與反饋線路一起制造，舉例說，以便根據(jù)電荷大小或其它參數(shù)限制EV往輸出通道的轉(zhuǎn)換。反饋線路采用接近光速工作的電磁元件大有好處，這樣可以防止否則會(huì)使瞬變效應(yīng)變差的延遲。一般說來，普通的電阻器、電容器和電感元件都能很好地與以0.1光速行進(jìn)的EV配合工作。
圖36-38所示的偏轉(zhuǎn)開關(guān)390可用例如光刻法將引導(dǎo)路徑和轉(zhuǎn)換區(qū)刻蝕成熔凝的二氧化硅而制成。導(dǎo)電電極的淀積可采用真空蒸發(fā)法或?yàn)R射法進(jìn)行。為了配合在大約1千伏下產(chǎn)生的EV工作，輸入和輸出引導(dǎo)通道的深度和寬度應(yīng)為0.05毫米左右。加到偏轉(zhuǎn)器電極上的偏轉(zhuǎn)電壓，視乎通過轉(zhuǎn)換或偏轉(zhuǎn)區(qū)的EV路徑的穩(wěn)定程度而定，可以在幾十伏到幾千伏的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)換器區(qū)中EV路徑的穩(wěn)定程度取決于轉(zhuǎn)換區(qū)的形狀和長(zhǎng)度以及對(duì)電極的構(gòu)形。
為使開關(guān)的偏轉(zhuǎn)靈敏度達(dá)到最佳程度，應(yīng)使EV往下沿轉(zhuǎn)換區(qū)中間部分的傳播路徑更加不穩(wěn)定。舉例說，偏轉(zhuǎn)開關(guān)390的特點(diǎn)在于其轉(zhuǎn)換引導(dǎo)部分400，轉(zhuǎn)換引導(dǎo)部分400有側(cè)壁416與輸入通道的波導(dǎo)壁正交，標(biāo)志著輸入引導(dǎo)通道394的突然終止。這種突變的機(jī)械轉(zhuǎn)變要求高的偏轉(zhuǎn)電壓以便有選擇地在轉(zhuǎn)換區(qū)內(nèi)控制和偏轉(zhuǎn)EV，因?yàn)镋V只能在與所希望的偏轉(zhuǎn)相反的方向上饋在轉(zhuǎn)換引導(dǎo)區(qū)400的其中一個(gè)側(cè)壁上。因此要將通過轉(zhuǎn)換引導(dǎo)區(qū)400的EV轉(zhuǎn)換到相對(duì)的壁上需要有高的偏轉(zhuǎn)電壓。
通過特別設(shè)計(jì)各電極(包括輸入引導(dǎo)對(duì)電極402)的形狀，可以使輸入通道394至偏轉(zhuǎn)引導(dǎo)區(qū)400的轉(zhuǎn)換平緩，而且提高器件的偏轉(zhuǎn)靈敏度。舉例說，從圖中可以看到，輸入引導(dǎo)對(duì)電極402不是在輸入引導(dǎo)通道394與中間轉(zhuǎn)換區(qū)400的相交處終止，而是延續(xù)到錐形部分418上，部分在中間區(qū)延伸。因此偏轉(zhuǎn)器電極408和410系截成與輸入對(duì)電極402的錐形部分418平行。這種電氣轉(zhuǎn)換法使EV可以在干擾不大的情況下從輸入引導(dǎo)通道394移到中間引導(dǎo)區(qū)400中，即在沒有偏轉(zhuǎn)器場(chǎng)存在，傳播路徑的變化不顯著的情況下，從而提高了偏轉(zhuǎn)靈敏度。一般說來，不用對(duì)電極是不易預(yù)測(cè)EV的傳播路徑的。
如圖所示，中間區(qū)400分別在第一和第二輸出引導(dǎo)通道396和398之間形成一V形薄壁420。中間引導(dǎo)區(qū)側(cè)壁這部分420的形狀對(duì)在中間區(qū)中EV路徑穩(wěn)定性的控制所起的影響是不大的。
不然也可以獷V引入中間轉(zhuǎn)換區(qū)中，使其可以在低干擾情況下偏轉(zhuǎn)，同時(shí)采用機(jī)械設(shè)計(jì)使EV從輸入引導(dǎo)通道的影響區(qū)逐漸過渡到中間引導(dǎo)區(qū)。舉例說，這種偏轉(zhuǎn)開關(guān)可具有這樣的特點(diǎn)它具有在厚度或深度方向上傾斜的一輸入引導(dǎo)溝槽，同時(shí)配備有一輸入引導(dǎo)對(duì)電極，這種對(duì)電極舉例說可以具有較陡的末端，甚至可以劃分成方格。舉例說，作為這種機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)例子，圖37的剖視圖顯示了關(guān)于輸入通道394的一個(gè)傾斜頂表面422。輸入引導(dǎo)通道在EV朝偏轉(zhuǎn)區(qū)前進(jìn)時(shí)引導(dǎo)EV的作用是逐步消失的，因而解決了在無偏轉(zhuǎn)器場(chǎng)時(shí)，EV的傳播路徑在干擾不大的情況下在兩個(gè)區(qū)之間的轉(zhuǎn)移，同時(shí)提供較高的偏轉(zhuǎn)靈敏度。應(yīng)該理解的是，刻蝕法通常在各表面端部形成的是傾斜的邊緣，而不是陡峭的劃成方格的邊緣。這種自然形成的刻蝕斜邊可加以擴(kuò)大以制取如圖37中的422所示的斜邊。
防止電荷聚集更為穩(wěn)定的方法是在偏轉(zhuǎn)器各電極上采用低電阻涂層，并將這些電極安置在轉(zhuǎn)換區(qū)400內(nèi)(而不是轉(zhuǎn)換區(qū)下面)的上部表面。這樣，EV路徑通常會(huì)橫過偏電器電極。采用這種偏轉(zhuǎn)法可防止介質(zhì)沖電。
15.EV示波器EV或EV珠鏈之所以能在真空中橫過某一表面無規(guī)則移動(dòng)可能是由于局部場(chǎng)和表面干擾引起的。這種運(yùn)動(dòng)伴隨有電子從EV的排出過程，因此其路徑用電子圖象系統(tǒng)觀察時(shí)是可以看到的，或者伴隨有所排出的電子沖擊附近的熒光材料，從而發(fā)出可見光。通過利用場(chǎng)成形構(gòu)件，如偏轉(zhuǎn)電極，來施加電場(chǎng)以控制EV的路徑，則可以顯示出EV的路徑，因而顯示其光學(xué)圖象，由此描出所加電壓隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線，這就是示波器的功能。這可通過擴(kuò)充圖36-38的EV開關(guān)390的穩(wěn)定和偏轉(zhuǎn)法的性能來實(shí)現(xiàn)。
圖39是的424例示了平面式EV示波器。示波器427有一個(gè)介質(zhì)襯底或基底426，其特點(diǎn)在于，EV輸入引導(dǎo)通道428通到形式與圖36中的偏轉(zhuǎn)開關(guān)390的轉(zhuǎn)換區(qū)400一樣的展開式轉(zhuǎn)換或偏轉(zhuǎn)區(qū)430。如圖所示，引導(dǎo)對(duì)電極432處在引導(dǎo)溝槽428下面，但終止在偏轉(zhuǎn)區(qū)430下面的延伸斜面上。偏轉(zhuǎn)區(qū)430的前壁434與輸入通道428成90度。因此錐形的對(duì)電極432和偏轉(zhuǎn)區(qū)壁434相對(duì)于輸入通道428的結(jié)構(gòu)，兩者結(jié)合起來使從輸入通道進(jìn)入偏轉(zhuǎn)區(qū)的EV或EV鏈的穩(wěn)定性達(dá)到最大限度，這與前面有關(guān)偏轉(zhuǎn)開關(guān)390的論述一樣。
如圖所示，襯底426下面設(shè)有偏轉(zhuǎn)器電極436和438，以便有選擇地施加信號(hào)，從而影響EV橫過某一選定區(qū)(偏轉(zhuǎn)區(qū)430用虛線H表示的有效面積)的移動(dòng)。轉(zhuǎn)換區(qū)430的整個(gè)內(nèi)部區(qū)域可涂上電阻性材料，以抑制表面電荷，并起終端連接器的作用，供傳輸線給偏轉(zhuǎn)電極436和438饋送偏轉(zhuǎn)信號(hào)之用。偏轉(zhuǎn)區(qū)430的底部表面應(yīng)光滑，以防局部形成可能招致EV偏轉(zhuǎn)的無意識(shí)的局部結(jié)構(gòu)。EV或EV鏈通常會(huì)在有效面積H和偏轉(zhuǎn)區(qū)430以外傳播，最后可能為收集陽極(圖中未示出)所捕獲。
圖40是EV示波器424的端視圖，從圖中可以看到附加的熒光屏440。熒光屏440應(yīng)起碼安置在整個(gè)有效面積H上，但可延伸到整個(gè)轉(zhuǎn)換區(qū)430，或甚至整個(gè)襯底426上。從EV或EV鏈發(fā)射出在所加偏轉(zhuǎn)場(chǎng)的影響下移動(dòng)的電子與熒光材料440相互作用而發(fā)光。設(shè)置的光學(xué)顯微鏡442用以接收從熒光材料440發(fā)出的光，供放大和觀察之用。這種結(jié)構(gòu)也可采用增光電視攝象機(jī)來代替光學(xué)顯微鏡。觀測(cè)系統(tǒng)，無論是顯微鏡或電視攝象機(jī)，其放大倍數(shù)應(yīng)足以顯示若干微米大小大致相當(dāng)于一個(gè)EV大小的物體。應(yīng)用電視監(jiān)控器觀測(cè)示波器的工作情況，既可提高靈敏度，又具有簡(jiǎn)易的記錄能力。此外，電子攝象機(jī)(這以后在第十六節(jié)中即將介紹)可用以直接觀測(cè)在轉(zhuǎn)換區(qū)430或甚至在空間中移動(dòng)的EV。
任何能適應(yīng)往引導(dǎo)器件中進(jìn)行發(fā)射的EV源都可與EV示波器424配用。認(rèn)為恰當(dāng)時(shí)，還可采用分離器或選擇器來提供進(jìn)入示波器引導(dǎo)通道428的理想EV或EV鏈。一般說來，用以獲取示波器424的EV的形成和發(fā)射電壓可在200伏和2千伏之間的范圍，這視乎所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)的大小而定。象在圖36-38的偏轉(zhuǎn)器開關(guān)390的情況下，引導(dǎo)通道428(例如其長(zhǎng)度)和對(duì)電極432以及偏轉(zhuǎn)區(qū)430的設(shè)計(jì)應(yīng)能提供射入偏轉(zhuǎn)區(qū)430經(jīng)過穩(wěn)定的EV而不致鎖在偏轉(zhuǎn)區(qū)的側(cè)壁上。示波器424實(shí)際上部分作為具有許多由加到偏轉(zhuǎn)器電極436和438上的電壓確定的輸出狀態(tài)的模擬式開關(guān)。
EV移出引導(dǎo)通道428外并橫過偏轉(zhuǎn)區(qū)430的速度，配合如由光學(xué)顯微鏡、電視系統(tǒng)或電子攝象機(jī)所提供圖象放大倍數(shù)而表示示波器424的水平掃描率，而采用偏轉(zhuǎn)器電極436和438正交施加到該運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)則顯示出垂直軸。所產(chǎn)生的EV的運(yùn)動(dòng)并不是施加到偏轉(zhuǎn)電極436和438上的電位的真實(shí)函數(shù)，而是該函數(shù)的積分。
在采用示波器424進(jìn)行分析的情況下，EV軌跡與電氣過程的同步化可以在顯示該過程稍前一點(diǎn)的時(shí)間產(chǎn)生EV來進(jìn)行，通常示波器都是這樣做的。示波器424的靈敏度和掃描速率可加以調(diào)節(jié)，方法是從幾何條件方面改變整個(gè)器件，或起碼在較長(zhǎng)的掃描時(shí)間內(nèi)觀察EV在擴(kuò)展的有效面積H中較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)情況。一般說來，兩偏轉(zhuǎn)器電極436和438的各最近點(diǎn)之間的距離可在大約1毫米的范圍，所施加的信號(hào)頻率則可采用100千兆赫的數(shù)量級(jí)。顯示器的電壓范圍是通過將信號(hào)加到偏轉(zhuǎn)電極436和438之前選定該信號(hào)的某一特定衰減確定的。由于EV的體積小，速度較高，因而EV示波器的帶寬較大。當(dāng)轉(zhuǎn)換時(shí)間在0.1微微秒的范圍時(shí)可分析出單個(gè)過程的波形。這種快速示波器是分析用EV獲取的高速效應(yīng)的有效工具。對(duì)如此寬的帶寬(這對(duì)“微微示波器”(Picoscope)來說是可能的)，有必要將信號(hào)輸入線路中所用的衰減器補(bǔ)償?shù)狡D(zhuǎn)電極436和438上。制造EV示波器時(shí)采用微型結(jié)構(gòu)可以避免過量的信號(hào)時(shí)延。示波器424和任何有關(guān)電器應(yīng)盡量靠近待測(cè)量的過程而進(jìn)行操作，以防在耦合傳輸線中的耗散現(xiàn)象。在EV示波器范圍的許多工作中，示波器實(shí)際上可嵌入信號(hào)發(fā)生區(qū)內(nèi)。微微示波器實(shí)質(zhì)上變成了一個(gè)“片式示波器”(chipscope)，實(shí)際上看做是可隨意使用的器件。
16.電子攝象機(jī)前面已經(jīng)談過，電子攝象機(jī)可用以觀測(cè)規(guī)EV示波器(象圖39和40的微微示波器424)上移動(dòng)的EV所發(fā)射的電子。這種電子攝象機(jī)一般如圖41和42中的450所示。攝象機(jī)450具有一金屬外殼452，作為電屏蔽防止雜散場(chǎng)，不然的話，雜散場(chǎng)會(huì)影響在外殼中對(duì)電荷的控制。針形小孔454是作為通往外殼452的入口，使電子、離子、中性粒子或光子可以進(jìn)入外殼中，同時(shí)，舉例說，有助于篩出雜散電荷。攝象機(jī)450一般的比例尺度如圖42中25毫米的尺寸所示。小孔454的橫向尺寸一般約為50微米。
外殼452中配置有一對(duì)偏轉(zhuǎn)器板456和458，因而進(jìn)入小孔454中的帶電粒子通常都朝向兩偏轉(zhuǎn)板之間。端子460和464分別從偏轉(zhuǎn)板456和458延伸出去，穿過外殼壁452，分別借助于絕緣軸462和466與外殼壁絕緣。橫越小孔454對(duì)面的外殼452端部安置著復(fù)合通道電子倍增器(CEM)和熒光屏468。帶電粒子沖擊CEM，于是CEM產(chǎn)生串級(jí)效應(yīng)，產(chǎn)生電荷在熒光屏上的加強(qiáng)沖擊，由此發(fā)光，以光的形式在CEM上與熒光屏上的光點(diǎn)相對(duì)的位置上發(fā)出原沖擊的信號(hào)。這種CEM和熒光屏組合體468的結(jié)構(gòu)和工作情況是眾所周知的，因而這里不進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
外殼452在熒光屏處是敞開著的，除了若有可能加上一個(gè)導(dǎo)電薄膜以完善外殼所起的屏蔽作用，但不致妨礙光線從熒光屏的發(fā)射，以便可從外殼外面觀測(cè)。雖然圖中沒有表示出來，但CEM和熒光屏468是配備有適當(dāng)?shù)囊€接頭，所選定的電壓即可與外殼452可能所設(shè)定的電壓分開加到這些引線接頭上，CEM與熒光屏之間的電位差也可借助這些引線接頭產(chǎn)生。一般說來，CEM與熒光屏之間的電位差為5千伏，CEM的增益則單獨(dú)通過其電位的設(shè)定加以調(diào)節(jié)。通常，攝象機(jī)450的各種元件，包括外殼452，可設(shè)定在兩種極性中的任何一個(gè)極性和任何電位上，起碼達(dá)5千伏。
攝象機(jī)450除容許往其外殼452、CEM和熒光屏468以及電極456和468上施加各種電壓外，還可以安裝得能完成某選定動(dòng)作，并把它相對(duì)于所要觀測(cè)的任何物體進(jìn)行定位。因此，舉例說，有時(shí)可能適宜于將攝影機(jī)縱向和/或側(cè)向移動(dòng)，或?qū)z影機(jī)繞其任何軸線軸動(dòng)。
進(jìn)入小孔454的帶電粒子，如電子，可撞沖CEM468上的任何點(diǎn)，結(jié)果在熒光屏上產(chǎn)生亮點(diǎn)，這可以看作是某一過程的跡象。配置的偏轉(zhuǎn)板456和458是用以例如進(jìn)行電荷或能量分析，或其它測(cè)量。降低電位法，例如應(yīng)用CEM上的電壓，也可在分析中采用。這類分析方法是眾所周知的，因而這里無需詳述。
針孔攝象機(jī)450具有各種各樣的用途，舉例說，與EV一起使用。在圖41中，EV源470和陽極472系安置在攝象機(jī)小孔454前面，以便從EV源引出EV，并將其通過引出陽極中的一個(gè)小孔。EV會(huì)圍繞小孔454撞擊攝影機(jī)450正面，小孔454則可以處在一個(gè)鉬板中。帶小孔454的板前可設(shè)一個(gè)黃銅環(huán)(圖中未示出)，以接收EV并防止它們撞擊攝象機(jī)450的表面。橫跨小孔454可設(shè)一個(gè)金屬薄片作為靶。在另一種這類布局方式中，EV源470和引出器472的組合體可安置成相對(duì)于攝象機(jī)450不同的角度取向，例如相對(duì)于圖41中所示的配置方式成90度，使所產(chǎn)生的EV通過攝象機(jī)小孔454，從而使一些從通過的EV發(fā)射出來的電子可進(jìn)入攝影機(jī)小孔中，供觀察EV的傳播情況。
圖43舉例說明了攝象機(jī)450如何與EV示波器(例如圖39的微微示波器424)在一起使用的情況。如圖43所示，攝象機(jī)450可安置得面對(duì)示波器424的有效面積H，同時(shí)攝影機(jī)小孔離示波器一短距離，使自EV發(fā)射用以跟蹤示波器有效面積上的信號(hào)的電子可通過攝象機(jī)小孔進(jìn)入攝象機(jī)中并為CEM和熒光屏所檢測(cè)。使用這種攝影機(jī)時(shí)，偏轉(zhuǎn)板456和458可保持在例如地電位上，CEM則保持在足以加速EV所射出的電子使其撞擊CEM的電壓。從圖43可以看到，電視攝象機(jī)474的透鏡系統(tǒng)面向攝象機(jī)450的光輸出端。如圖所示，CEM和熒光屏組合體已在攝象機(jī)450中提供大致為5倍的放大倍數(shù)。采用電視裝置可以提高電子攝象機(jī)450和電視攝象機(jī)474組合體的總放大倍數(shù)。
圖44還顯示了電子攝象機(jī)450的另一種應(yīng)用，這里是與第二個(gè)電子攝象機(jī)450′一起使用，安置成使得兩攝影機(jī)的縱向軸線彼此垂直，且處在一個(gè)平面上。這樣就可以在三維空間內(nèi)測(cè)定出例如通過兩攝象機(jī)正面的EV的位置。如圖所示，攝象機(jī)450和450′系分別沿XYZ直角坐標(biāo)系的X軸和Y軸而定位，各攝象機(jī)都“往后看”坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)。兩組偏轉(zhuǎn)電極(包括沿X軸彼此處在相對(duì)位置的電極476和478及沿垂直于第一對(duì)電極476和478的取向軸線的線，即沿Y軸，也是彼此在相對(duì)位置的電極480和482)可以如圖示那樣安置，以便有選擇地使EV在攝象機(jī)450和450′的合成視野內(nèi)偏轉(zhuǎn)。電極476-482可以是比方說直徑在0.5毫米數(shù)量級(jí)的細(xì)金屬絲，使分別離攝象機(jī)450和450′最近的金屬絲478和482可以安置在各攝象機(jī)前面而不致?lián)踝z象機(jī)的視線，即攝象機(jī)“巡視”著各金屬絲電極。接到電極476-482的適當(dāng)引線可用以使各電極設(shè)定在所希望的電位。這樣，如前面第15節(jié)中有關(guān)EV示波器的討論中所談過的那樣，可制造出一種以三維方式工作的EV示波器，并將其與兩臺(tái)電子攝象機(jī)一起使用。
圖44還例示了用例如沿Z軸安置的第三個(gè)電子攝象機(jī)450″，以便分別與X和Y攝象機(jī)450和450′配合使用來進(jìn)一步以三維方式觀察EV的性能。場(chǎng)電極484和486系沿Z軸上設(shè)置，供在該方向上偏轉(zhuǎn)EV之用。
可沿同一條線上配置兩個(gè)電子攝影機(jī)，象圖44所示的攝影機(jī)450″和450′′′那樣彼此沿Z軸面對(duì)面配置，以進(jìn)行例如電子的多普勒能量分析。
和第15節(jié)的微微示波器的情況一樣，舉例說，可利用任何這里所公開的EV控制元件的適當(dāng)EV源將EV引入圖44所示的攝象機(jī)的任何布置方式的視場(chǎng)。
17.多電極源前面談過的分離器、選擇器和發(fā)射器都是多電極源或EV發(fā)生器的各種形式，如前面說過的那樣，是為專門用途而設(shè)計(jì)的;就是說，這些器件除具有一個(gè)陰極和單個(gè)陽極，或?qū)﹄姌O外，還具有多個(gè)電極，供產(chǎn)生EV之用。多電極器件還可用于其它用途。在某些用途中，可能需要在維持固定的陰極和陽極間電位差以產(chǎn)生EV的同時(shí)仍然有選擇地對(duì)EV的產(chǎn)生實(shí)行控制。這可通過加入一個(gè)控制電極以制成三極器件來實(shí)現(xiàn)。圖45的490是三極源的一種形式。三極器件490是在介質(zhì)基底492上制成的，其特點(diǎn)是有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的引導(dǎo)溝槽494，其中裝有一平面陰極496。陽極或?qū)﹄姌O498系安置在基底492與陰極496相反的一側(cè)，但比起陽極498在縱向上離陰極的端部較近。實(shí)際上，控制電極500系安置在陰極496與陽極498之間，因而控制電極的電壓可以較大地影響形成EV的陰極發(fā)射端的電場(chǎng)。
在陰極496和陽極498上加有固定電位的情況下，通過往控制電極500上通以正脈沖就可以在陰極上產(chǎn)生EV。在陰極上進(jìn)行場(chǎng)致發(fā)射這個(gè)引發(fā)產(chǎn)生EV的過程是有一個(gè)準(zhǔn)確的閾值的。因此要產(chǎn)生EV，可往控制電極500加一個(gè)偏置電壓連同電壓幅度適中的脈沖信號(hào)。在這種情況下，沒有直流電流從控制電極500上引出，但有大的交流電流和脈沖信號(hào)同時(shí)存在。
三極源是通過將陰極發(fā)射強(qiáng)度提高到產(chǎn)生EV所需的臨界點(diǎn)而工作的。在三極源中，控制電極500與源490輸出之間通常是會(huì)發(fā)生某些相互作用的?？刂齐姌O500必須被強(qiáng)激勵(lì)得足以迫使發(fā)生第一個(gè)EV和以后的EV，因?yàn)閺?qiáng)勁的反饋?zhàn)饔镁哂幸种艵V的產(chǎn)生的傾向。一般在高頻下的反饋能降低發(fā)生器的增益，從而不能使控制電極提高到足以使以后的EV產(chǎn)生所需的正電位。舉例說，當(dāng)控制極電壓正往正的方向提高以便在陰極496引發(fā)產(chǎn)生EV時(shí)，控制電極和陽極498的組合的電容由于EV的存在和控制電極電壓的增加而增加。當(dāng)開始形成第一個(gè)EV時(shí)，控制電壓的作用因空間電荷而下降。當(dāng)EV離開控制電極500上方的區(qū)域趨近陽極498上方的區(qū)域時(shí)，有電壓耦合到控制電極上，該耦合電壓隨陽極的瞬時(shí)電位而定，且阻止為使以后EV產(chǎn)生所需要的控制電極電位上升。這種耦合可通過裝設(shè)又另一個(gè)電極以制成四極器件來減少。
圖46-48中的510顯示了平面四極源。介質(zhì)基底512的特點(diǎn)是具有一個(gè)引導(dǎo)溝槽514，里面裝有一個(gè)平面陰極516。在基底512與陰極516的相反一側(cè)，朝基底512的另一端有一個(gè)陽極或?qū)﹄姌O518?？刂齐姌O520，與圖45中所示的控制電極500類似，系安置在基底512與陰極516的相反一側(cè)，橫過引導(dǎo)溝槽514下面，位于陽極518的縱向位置和陰極的縱向位置之間。因此，即使陰極和陽極的電位保持恒定，也可以對(duì)控制電極520加上偏壓并通上脈沖以便從陰極516上產(chǎn)生EV，如介紹有關(guān)圖45中的三極源490時(shí)的情況一樣。
反饋電極522也安置在基底512與陰極516相反的一側(cè)。反饋電極522安置的位置離陽極518近得足以減少控制電極520與陽極之間的耦合。此外，參看圖46就不準(zhǔn)理解，反饋電極522部分伸入陽極518側(cè)面的凹口524，使得陽極部分防護(hù)著反饋電極，使其免受控制電極520的影響，從而使控制電極與反饋電極之間不利的耦合減少到最低程度。
圖46-48中所示的四極源可用微平版印刷薄膜技術(shù)進(jìn)行制造。EV引導(dǎo)溝槽514的寬度可以在大約1毫米至大約20微米的范圍;因此可用光平版印刷方法或電子平版印刷方法制造四極器件。一般說來，介質(zhì)基底512可用氧化鋁制成，各種電極可用鉬導(dǎo)電材料制成。其它可選用的材料還有，金剛石般的碳作為介質(zhì)，碳化鈦或石墨作為導(dǎo)體。一般說來，任何穩(wěn)定的介質(zhì)材料和穩(wěn)定的金屬導(dǎo)體材料都可加以采用。陰極516，象前面談過的那樣，可用液體金屬潤(rùn)濕。但在小構(gòu)件處于熱平衡的情況下，遷徙性金屬具有可能雜散到陰極516以外的地方從而使電極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的危險(xiǎn)?；蛘撸c其依靠金屬潤(rùn)濕以恢復(fù)陰極邊緣來產(chǎn)生EV，倒不如令平面陰極516的端部變尖，使其有一個(gè)能在EV形成過程中促進(jìn)場(chǎng)致發(fā)射電子的產(chǎn)生的尖頂。象這里所列舉的三極器件490和四極器件510的多電極源可在真空中工作，或在選定的氣體壓力下工作，如前面有關(guān)其它器件所論述的那樣。
在第21節(jié)有關(guān)場(chǎng)致發(fā)射源中將更詳細(xì)論述多電極源，其中操作線路就表示四極源。
上面介紹的三極器件，包括分離器、選擇器和發(fā)射器，也可以四極器件的形式提供。盡管這里舉例說明和介紹的是一些多電極發(fā)生器，但其它采用兩個(gè)以上的電極、用于各種用途且為一系列目的的器件也可適用于EV技術(shù)。一般說來，控制電子管用的技術(shù)也可有效地應(yīng)用于EV發(fā)生或控制器件中。
18.無電極源圖49中的530表示另一種類型的EV發(fā)生器。通常是細(xì)長(zhǎng)的介質(zhì)外殼532的特點(diǎn)在于，它有三個(gè)電極534、536和538，固定在外殼的外表面。兩電極534和538安置在外殼538的相對(duì)兩端，可以看到中間電極536安置在從電極534至電極538的距離的三分之一處。端部電極538是一個(gè)引出電極，用以在EV形成之后控制EV之用。其余的電極534和536則用以形成EV。中間電極536呈環(huán)狀電極，圍繞著外殼532。在例示的特定實(shí)施例中，環(huán)形電極536系安置在一個(gè)縮頸的外部結(jié)構(gòu)中，內(nèi)部小孔即以該縮頸為界將外殼532分隔成形成室542(圖49中看到的是在左邊)和利用或工作室544(圖49中看到的是在右邊)。同樣，端部電極534位于外殼532端部的凹口所形成的凹陷處。因此中間電極536呈截頭圓錐形，端部電極534呈圓錐形，引出電極則呈平面形。電極534和536分別所在的凹口和縮頸并不是形成EV所必需的，但具有其它用途，下面即將談到。雖然圖中所示工作室544的長(zhǎng)度約為形成室542的2倍，但實(shí)際上是可取任意長(zhǎng)度的。
當(dāng)雙極電能，如射頻能，分別加到裝在內(nèi)部充氣的介質(zhì)外殼532上的第一和第二電極534和536上時(shí)，盡管各外部金屬電極都隔離起來不致在內(nèi)部產(chǎn)生放電，但是形成室542中還是有EV形成。雖然被隔離的第一電極534看來是“虛陰極”，但還是利用陰極來產(chǎn)生EV。這種“無電極”或隔離陰極式的EV產(chǎn)生最好是在某些情況下進(jìn)行，例如，存在因高電壓放電產(chǎn)生EV所引起的濺射有可能損壞電極的危險(xiǎn)情況。
象間距、氣體壓力和電壓之類的一組給定的參數(shù)，當(dāng)內(nèi)部氣體的原子序數(shù)高，放電過程對(duì)產(chǎn)生和引導(dǎo)EV特別有效(例如，象論述氣體和光引導(dǎo)器件時(shí)所談到的那樣)。舉例說，假設(shè)間距、壓力和電壓諸條件保持不變，則在有效性的范圍中，氬氣列為較低，氪氣較有效，氙氣則是三者中最有效的一個(gè)。
EV通過外殼532中的氣體時(shí)產(chǎn)生離子流光，如早先談過的那樣，在自由氣逯鋅雌鵠詞且淮思付戀南擼蚋皆諭飪潛諫?。一庚}蚨喔鯡V可能會(huì)沿著早先傳播的EV所產(chǎn)生的離子流光行進(jìn)。這一系列的第一個(gè)EV在電荷不平衡的情況下傳播;沿系列第一EV所建立的同一個(gè)離子層通過的以后的EV則是在保持電荷平衡的情況下傳播。隨著多個(gè)EV沿同一個(gè)流光的傳播，離子層的厚度增加。
在兩形成電極534和536之間的峰值電壓為3千伏，氙氣的內(nèi)壓力為0.1大氣壓下工作時(shí)，介質(zhì)外殼532一般可由氧化鋁制成，內(nèi)部橫向厚度約為0.25毫米。在這些參數(shù)的條件下，形成電極534和536之間的間距應(yīng)約為1毫米。制造電極534-538時(shí)可將介質(zhì)噴鍍以銀。
第一電極534的截頭圓錐形狀具有穩(wěn)定EV形成的位置的傾向。在仍然是上述參數(shù)的情況下，環(huán)形縮頸形成的小孔540約為5×10毫米。當(dāng)應(yīng)用適當(dāng)?shù)谋眠笞饔媒柚跉怏w壓力傳送管路(圖中未示出)產(chǎn)生壓力差時(shí)，小孔540允許在形成室542與工作室544之間小孔相對(duì)兩側(cè)的不同壓力下工作。舉例說，降低工作室中的氣體壓為可以降低流光的引導(dǎo)作用，從而更易于選擇性地操縱EV。在工作或負(fù)載室中的EV可以通過往引出電極538上和例如其它外電極(未示出)上施加可調(diào)幅度或定時(shí)的電位加以控制，以達(dá)到有效操縱EV的目的。泵唧速率給定時(shí)，在小孔直徑較小的情況下，可在小孔540的相對(duì)兩側(cè)保持較大的壓力差。小孔直徑可減小到大約2.5×10毫米而使EV仍然通過其中。若工作室中的氣體壓力足夠低，則EV會(huì)在不產(chǎn)生可見的流光的情況下作為“黑色的”EV傳播。此外，可以制造形成電極534和536間距較小的無電極源，從而可以在所加電壓低到幾百狀的情況下產(chǎn)生EV。而且，無電極源可以是平面式的。
19.行波元件象圖49的源530所提供的在介質(zhì)外殼中產(chǎn)生的EV，它的用途之一是用在行波電路中，特別是用在行波管中。這種器件提供了例如將能量從EV轉(zhuǎn)換到普通電氣線路的良好耦合方法。通常，用本說明書所介紹的任何引導(dǎo)、發(fā)生或發(fā)射器件所控制的EV流是可以耦合供這種能量轉(zhuǎn)換用的。舉例說，圖50中所示的行波管50有一個(gè)發(fā)射器(通常為圖25所示的那一種)或陰極552，用以在圓柱形對(duì)稱的EV引導(dǎo)管554內(nèi)發(fā)射或產(chǎn)生EV，引導(dǎo)管554的另一側(cè)有一個(gè)陽極或收集電極556。從圖中可以看到對(duì)電極接地平面558在引導(dǎo)管554外面并沿著引導(dǎo)管554配置，且可以部分外接引導(dǎo)管。接地平面558不可完全外接管554，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)會(huì)擋住電磁輻射信號(hào)使其不能傳出管外。在引導(dǎo)管554的兩端設(shè)有適當(dāng)?shù)难b配和密封配件560和562，分別用以在引導(dǎo)管544的相同兩端安置發(fā)射器或陰極552和陰極556之用。
引導(dǎo)管554上繞有螺旋導(dǎo)線564，通常在發(fā)射器552和陽極556之間延伸，或只是重疊在發(fā)射器552和陽極556上。螺旋導(dǎo)線564終端接負(fù)荷566，負(fù)荷566表示任何適當(dāng)?shù)挠猛?，但必須與螺旋導(dǎo)線的阻抗匹配，以便將反射作用減少到最低限度。脈沖輸入信號(hào)可通過任選的輸入限流電阻器568饋到發(fā)射器或陰極552上。若在某給定的用途中輸入電阻器568功耗太大則可加以刪除。在螺旋導(dǎo)線564中沒有消耗掉的能量在陽極556和集流電阻器上收集進(jìn)入地中。輸出端子572供連通適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器之用，例如示波器，供監(jiān)視波形之用。
EV的速度一般為光速的0.1，或稍大一點(diǎn)，這種速度范圍可與螺旋線構(gòu)件和螺旋形延遲線構(gòu)件所能達(dá)到的時(shí)延范圍匹配。舉例說，在螺旋線具有這種結(jié)構(gòu)，其延時(shí)達(dá)到約16毫微秒，螺旋阻抗約200歐的情況下，螺旋線546的長(zhǎng)度和EV路徑從發(fā)射器或陰極552至陽極556的長(zhǎng)度可約為30厘米。螺旋線564的阻抗和延遲部分受與接地平面558的容性耦合所影響。玻璃或陶瓷管554的內(nèi)徑約為1毫米或小于1毫米，外徑則約為3毫米。在氙氣壓力為10-2乇的情況下，EV可在1千伏電壓(主要由發(fā)射源確定)下發(fā)射，以便從螺旋線564達(dá)到例如若干千伏的輸出脈沖。
舉例說，用水銀潤(rùn)濕的銅絲作為陰極來代替發(fā)射器552，氙氣壓力約為10-2乇，600毫微秒寬，1千伏的輸入脈沖電壓以100脈沖/秒的激發(fā)速率(firing rate)加到1500歐輸入電阻器568上，且陽極電壓為零，靶負(fù)荷570為50歐的情況下，在200歐延遲線564上可達(dá)到-2千伏的輸出電壓，而輸入到靶556上的輸出電壓為-60伏。在管554中產(chǎn)生淡紫色輝光，而當(dāng)輸入正電壓加到陽極556上時(shí)，在最后一厘米長(zhǎng)的EV剛要撞擊陽極之前可以看到EV流光。螺旋線564中所產(chǎn)生的波形是氣體壓力的函數(shù)。通常，在上述諸參數(shù)的情況下會(huì)產(chǎn)生寬度約為16毫微秒的負(fù)尖脈沖，緊接著是一個(gè)平頂脈沖，其寬度與氣體壓力成線性關(guān)系，可使間從氣體壓力最小最佳情況下實(shí)質(zhì)上的零值到1毫秒長(zhǎng)的范圍內(nèi)變化。氣體壓力值如此之高時(shí)，可降低輸入脈沖的重復(fù)率，以便可以清除管中各脈沖之間的離子以提供長(zhǎng)的輸出脈沖。負(fù)脈沖的幅度隨氣體壓力的下降而增加。在最小的氣體壓力下，只獲得約16毫微秒的負(fù)尖脈沖。
平面行波電路如圖51中的580所示，可采用有關(guān)材料的薄膜用平版印刷術(shù)制造。介質(zhì)基底582包括具有一個(gè)收集極或陽極586的引導(dǎo)通道584。EV由圖51中引導(dǎo)槽584左端的發(fā)射器或其它適當(dāng)器件輸入，采用基底582與溝槽相反一側(cè)上的對(duì)電極(圖中看不到)進(jìn)一步將EV維持在引導(dǎo)槽中。
彎曲導(dǎo)體588安置在基底582的底側(cè)，如圖所示處在引導(dǎo)的溝槽584下面，而且按需要令其終止于一個(gè)負(fù)荷電阻器或其它類型負(fù)荷590上。當(dāng)EV發(fā)射入溝槽584中且沿溝槽引導(dǎo)時(shí)，EV的能量被轉(zhuǎn)移到彎曲導(dǎo)體588上并傳送到負(fù)荷590上。其余的EV在陽極586處被吸收，陽極586則可以連接到一個(gè)接地電阻器、檢測(cè)器或其它負(fù)荷上。雖然圖中沒有示出，但最好在彎曲導(dǎo)體下面設(shè)一個(gè)對(duì)電極，用一個(gè)介質(zhì)層隔離，使線路的阻抗達(dá)到合理的程度，并減少輻射，此外在溝槽與彎曲導(dǎo)體之間也設(shè)介質(zhì)層或隔離層。
除將導(dǎo)體588安置在基底582底下與引導(dǎo)槽584相對(duì)之外，也可用介質(zhì)將溝槽蓋住，并將象588那樣的彎曲導(dǎo)體放在介質(zhì)蓋上，覆蓋在溝槽的上面。如果不用這類介質(zhì)復(fù)蓋層將溝槽584與上面的導(dǎo)體隔開，則應(yīng)在基底584下側(cè)引導(dǎo)槽下面設(shè)一個(gè)對(duì)電極，以防EV移入彎曲導(dǎo)體中。在這種配置方式下，在EV沿著引導(dǎo)槽584中往下傳播過程中所發(fā)射出的電子就可在彎曲導(dǎo)體上收集作為附加的能量加以輸送。
這樣，如圖50和51中所示的行波管或線路提供了一種將EV能轉(zhuǎn)換成可用普通電氣線路傳送的能量的方法。用這種技術(shù)，從微波區(qū)到可見光區(qū)的電磁輻射就可由EV脈沖產(chǎn)生并通過有選擇地調(diào)節(jié)傳輸線路的諸參數(shù)和EV產(chǎn)生的能量耦合到普通電氣線路上。
20.脈沖發(fā)生器EV的特點(diǎn)在于，大的負(fù)電荷集中在一個(gè)小體積中，并以較高的速度移動(dòng)，因此EV或EV鏈可用以產(chǎn)生高電壓速升和速降的脈沖。舉例說，本說明書所介紹的用以產(chǎn)生EV的任何器件都可與象圖26或圖27中所示的那種選擇器一起使用，以獲取所希望的電荷結(jié)構(gòu)，以便在捕獲電極上提供EV，從而將EV的高電荷密度轉(zhuǎn)變成具有所希望的總脈沖形狀的電磁脈沖。當(dāng)含有10個(gè)元電荷且以0.1光速移動(dòng)的1微米EV珠子在設(shè)計(jì)成所希望的帶寬的電極系統(tǒng)所捕獲時(shí)，可以獲得快到大約10-14秒的轉(zhuǎn)換或脈沖上升速率。所產(chǎn)生的電壓取決于EV捕獲電路的阻抗，但通常是在若干千伏的范圍內(nèi)。
圖52中的600顯示了一個(gè)脈沖發(fā)生器，該脈沖發(fā)生器有一個(gè)圓柱形對(duì)稱的選擇器602。用導(dǎo)電材料潤(rùn)濕的錐形尖頂?shù)年帢O604安置在分離器介質(zhì)基底606中，且面向其上的小孔608。發(fā)生陽極610覆蓋介質(zhì)基底606的外部，引出電極612則安置在基底小孔前面一短距離處。呈普通圓柱形的導(dǎo)電屏蔽614通常外接分離器602，且由介質(zhì)材料制成的盤616封閉，引出電極612就裝設(shè)在盤616上。呈圓環(huán)狀的導(dǎo)電金屬覆蓋層在盤616面對(duì)屏蔽614的一面上形成導(dǎo)電端子618，且與屏蔽形成電接觸。電阻器覆蓋層所形成的負(fù)荷電阻620覆蓋著引出電極612與環(huán)形導(dǎo)體618之間的環(huán)形表面積，因而分離器602幾乎是完全為屏蔽所包圍，以限制雜散電場(chǎng)，并有助于形成電感最小的電流通路。脈沖發(fā)生器的整個(gè)大小約為0.5厘米。
介質(zhì)盤616(也示于圖53中)的外側(cè)實(shí)際上是內(nèi)側(cè)的鏡象，其特點(diǎn)是，有一個(gè)圓形的輸出電極622，它通過電阻性涂層626連接到圓環(huán)形電極624上，外電極622和624的形狀和尺寸大致上分別與內(nèi)電極612和618的相同。因此輸出電極622容性耦合到引出電極612上，從而使引出電極捕獲EV或EV鏈的較高電荷的在輸出電極上產(chǎn)生相應(yīng)高的負(fù)電荷。
要引發(fā)EV的產(chǎn)生，可以在借助于通過屏蔽614中適當(dāng)孔口632的端子630，使陽極610保持接地或較小正電位的情況下，通過輸入端子628往陰極604上加適當(dāng)?shù)呢?fù)脈沖。更為正的引出電壓系通過端子634加到引出電極612上的，端子614則經(jīng)由屏蔽614通過導(dǎo)電環(huán)618和內(nèi)電阻器復(fù)蓋層620連接到引出電極上。當(dāng)EV產(chǎn)生并離開選擇器602且為引出電極612所捕獲時(shí)，引出電極的電位迅速下降，而當(dāng)EV電荷通過電阻器覆蓋層620和屏蔽614以及最終通過端子634消散時(shí)，引出電極的電位上升。加到引出電極612上的引出電壓是可調(diào)節(jié)的，因而只有部分EV可從選擇器引出，以提供所希望的輸出脈沖。通過端子636可將偏置電壓加到輸出電板622上，端子636連接環(huán)形導(dǎo)體624，且最后通繾杵鞲哺遣 26連接到輸出電極上。
通常，對(duì)于快脈沖時(shí)間，可采用各種線路元件之間距離最小的小型低電抗組件。EV從選擇器602到引出電極612的前進(jìn)距離以及EV的電荷確定輸出電極622上負(fù)脈沖的上升時(shí)間。負(fù)載電阻器620的RC常數(shù)或電阻值確定脈沖的下降時(shí)間。舉例說，升降時(shí)間最小值為10-13秒的輸出脈沖可用最大外徑約為0.5厘米的“微微脈沖發(fā)生器”600付諸實(shí)施。負(fù)載電阻器620一般起碼約為10-4歐(可以是10-3歐)，并可利用涂敷在介質(zhì)盤616表面的薄金屬涂層而達(dá)到該阻值，介質(zhì)盤616可以是舉例說陶瓷制成的。可采用類似的電阻性涂層作為電阻器626進(jìn)行輸出耦合和起旁路電容器的作用。輸出電阻器626確定著例如負(fù)荷上的偏壓。當(dāng)在輸出端引出直流電流時(shí)，可通過改變輸出電阻覆蓋層626來調(diào)節(jié)輸出脈沖后沿持續(xù)時(shí)間，較長(zhǎng)的脈沖后沿持續(xù)時(shí)間則通過例如應(yīng)用燒制厚膜制造技術(shù)來增加覆蓋層的電阻值。適當(dāng)注意金屬導(dǎo)電覆蓋層環(huán)618和624的修整加工，可以獲取供各種電壓偏置用的高達(dá)8千伏的工作電壓。通過有選擇地改變加到端子636上的負(fù)載電路中的衰減系數(shù)可以調(diào)節(jié)輸出脈沖的電平。
這樣，微微脈沖發(fā)生器提供了一種通過先產(chǎn)生EV或EV鏈而獲取極快而大的電壓脈沖的方法。為獲取最佳特性，脈沖發(fā)生器600應(yīng)在真空中操作。
21、場(chǎng)致發(fā)射源要能產(chǎn)生EV，主要要求能將極高未經(jīng)補(bǔ)償?shù)碾娮与姾煽焖偌械揭粋€(gè)小體積中。這樣的操作意味著必須把發(fā)射過程與快速的轉(zhuǎn)換過程結(jié)合起來。在前面介紹過的各種氣體EV發(fā)生器中，轉(zhuǎn)換過程是通過氣體電離的非線性作用，可能的話是通過一些電子錘效應(yīng)而形成的。即使采用經(jīng)液體金屬潤(rùn)濕過的陰極的發(fā)生源，只要基本的場(chǎng)致發(fā)射過程一經(jīng)通過熱蒸發(fā)和離子轟擊從陰極區(qū)釋放出金屬蒸汽，氣體轉(zhuǎn)換過程就起作用。將所有的氣體和遷移性物質(zhì)從EV發(fā)生系統(tǒng)中清除掉可以實(shí)現(xiàn)純場(chǎng)致發(fā)射產(chǎn)生EV。要實(shí)現(xiàn)這種場(chǎng)致發(fā)射生產(chǎn)EV，場(chǎng)致發(fā)射體應(yīng)配有且與之耦合的快速開關(guān)，使發(fā)射過程可以起動(dòng)，然后在用電子傳導(dǎo)法將發(fā)射體加熱到蒸發(fā)溫度之前再使發(fā)射過程停下來。因此，EV是由在其它場(chǎng)致發(fā)射器件通常所用的發(fā)射密度區(qū)以外工作的場(chǎng)致發(fā)射陰極產(chǎn)生的，辦法是對(duì)發(fā)射體極其快速地通以脈沖然后斷開，即要快于陰極的熱時(shí)間常數(shù)，從而避免發(fā)射體因熱而破壞。鑒于發(fā)射體的熱時(shí)間常數(shù)一般都小于1微微秒，因而幾百伏電壓范圍的電位所要求的短轉(zhuǎn)換時(shí)間可采用EV驅(qū)動(dòng)的開關(guān)器件(例如圖52和53所示的脈沖發(fā)生器600)來實(shí)現(xiàn)。
圖54顯示了場(chǎng)致發(fā)射EV源650，其結(jié)構(gòu)和作用與圖52和53的脈沖發(fā)生器600類似，只是場(chǎng)致發(fā)射源的脈沖輸出電極652有一個(gè)尖頂?shù)陌l(fā)射體654，發(fā)射體654從原先是盤形的電極上突出。適當(dāng)?shù)碾妷好}沖信號(hào)加到分離器660的陰極656和陰極658上以產(chǎn)生EV，選定的引出電壓則加到引出電極662上以便將EV吸引到它上面。EV在引出電極662上被捕獲，使輸出電極652上產(chǎn)生快速上升的負(fù)脈沖，從而使大電場(chǎng)集中在發(fā)射體654的尖端。在發(fā)射體654尖端所得出的場(chǎng)效應(yīng)使得在場(chǎng)致發(fā)射源處于真空中工作的情況下的純場(chǎng)致發(fā)射產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)EV。在輸出電極652上的產(chǎn)生EV的負(fù)脈沖的下降時(shí)間也應(yīng)短，使該脈沖在發(fā)射器654在該脈沖下降過程中被損壞之前截?cái)嘣撁}沖。在盤666的引出電極一側(cè)上的電阻器覆蓋層664可以為10-2歐左右，場(chǎng)致發(fā)射體一側(cè)的電阻器覆蓋層668可以為106歐左右。舉例說，圖15中所示的通常為圓柱形結(jié)構(gòu)的EV引導(dǎo)器件670系安置成用以接收從發(fā)射體654發(fā)射的EV，并將它們利用于任何所希望的負(fù)荷上。
場(chǎng)致發(fā)射發(fā)生器650可用以產(chǎn)生EV同時(shí)檢測(cè)場(chǎng)致發(fā)射陰極654的損壞，以使形成過程達(dá)到最理想的程度，使損壞減少到最低的程度。可適當(dāng)設(shè)置熒光屏或證示板(圖中未示出)，以接收在發(fā)射體654上所形成的EV。關(guān)掉微微脈沖發(fā)生器，并通過引線672加上偏壓，以便將直流電壓加到發(fā)射體654上，從而從那里引出直流場(chǎng)致發(fā)射。雖然加到引線672上的偏壓通常為負(fù)，但若來自陰極656的EV是由高于2千伏的電壓產(chǎn)生的，則也可以為正。于是在毗鄰的熒光屏或證示板上的發(fā)射圖形就可結(jié)合加到發(fā)射體654的直流偏壓和電流值進(jìn)行分析，以便在EV產(chǎn)生之后馬上測(cè)定陰極的半徑、結(jié)晶狀態(tài)和其它形態(tài)特性等。這些場(chǎng)致發(fā)射表面的分析方法是眾所周知的。
驅(qū)動(dòng)場(chǎng)致發(fā)射體654用的微微脈沖發(fā)生器的峰值電壓可通過引線672改變偏壓的大小以補(bǔ)償加到陰極656的脈沖電壓來確定。這樣，場(chǎng)致發(fā)射體654系作為極高速的檢波器或檢測(cè)器使用，以測(cè)定陰極654的脈沖峰值。為測(cè)定所產(chǎn)生的EV的特性，可在安置于發(fā)射體654前面的一個(gè)陽極(圖中未示出)前面設(shè)一光滑的金屬薄膜或金屬薄片，并連接到該陽極上，作為證示板。當(dāng)系統(tǒng)是在大約2千伏下工作時(shí)，發(fā)射體654與這種陽極之間寬達(dá)1毫米的間距可在真空中采用。EV在證示板上留下的撞擊標(biāo)志可在掃描電子顯微鏡中加以分析，以確定所形成的EV珠子的數(shù)目以及它們到達(dá)的方式。許多高速率效應(yīng)可用圖54的發(fā)生器650加以研究。若從脈沖發(fā)生器的輸出保持在低電壓且采用靈敏的檢測(cè)器檢測(cè)來自場(chǎng)致發(fā)射體654的發(fā)射，則有可能利用場(chǎng)致發(fā)射體高速檢波的能力借助于替代法有效地測(cè)定脈沖極短的電壓幅度。通過引線672所加的電壓是用以代替脈沖電壓的。
在高電平脈沖電壓下，一直深入到通常認(rèn)為是場(chǎng)致發(fā)射體的空間電荷飽和區(qū)，發(fā)射體654產(chǎn)生與EV相似的成束電子，這可從毗鄰的證示板上檢測(cè)出來。這些小EV對(duì)象專用計(jì)算機(jī)那樣采用電荷進(jìn)行控制的應(yīng)用可能非常有用。
圖54所示的場(chǎng)致發(fā)射發(fā)生器650是可利用較大的元件達(dá)到必要的轉(zhuǎn)換速率，以取得純場(chǎng)致發(fā)射產(chǎn)生EV的其中一個(gè)方法的實(shí)例。在實(shí)際應(yīng)用中，可能希望能用兼容性微型元件的完整體系來制造開關(guān)和發(fā)射器件。此外，考慮到所要求的小型化和較高的電壓，根據(jù)較純場(chǎng)致發(fā)射形成的利用和產(chǎn)生EV的更實(shí)用器件是可以用微加工技術(shù)制造的。
圖55顯示了采用薄膜技術(shù)來制造通過場(chǎng)致發(fā)射無需依靠可能會(huì)使高速操作復(fù)雜化的外部EV發(fā)生器或大體積元件來生產(chǎn)EV的整個(gè)系統(tǒng)的微型電路。這里，轉(zhuǎn)換過程是通過與EV發(fā)生器中的熱過程相一致的時(shí)標(biāo)下的反饋進(jìn)行的，就是說，轉(zhuǎn)換速率等于或最好快于熱時(shí)間常數(shù)和熱過程。為防止陰極損壞，需要在少于1微微秒的時(shí)間接通和斷開發(fā)射器。
圖55中的場(chǎng)致發(fā)射源680與圖46-48的四極源510在結(jié)構(gòu)上類似。因此介質(zhì)基底682的特點(diǎn)是有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)溝槽684，其橫截面通常為矩形，溝槽684中設(shè)有線陽極源686，陰極源686工作時(shí)無需用金屬涂料潤(rùn)濕。對(duì)電極688系安置在基底682與溝槽684相反的一面，并朝向基底與陰極686相對(duì)的一端。對(duì)電極688處在部分引導(dǎo)溝槽684下面。控制電極690也與對(duì)電極688安置在基底682上相同一面上，從基底的一側(cè)邊緣延伸到處在穿過陰極686的一端與對(duì)電極688的一端之間的引導(dǎo)溝槽下面的位置。反饋電極692也安置在基底682與陰極686相反的一面，且橫向延伸橫過基底下面朝向?qū)﹄姌O688離陰極較近的一端。反饋電極692的一個(gè)分支694沿對(duì)電極688的一個(gè)凹處696延伸，從而反饋電極在EV沿引導(dǎo)溝槽684傳播的過程中與所產(chǎn)生的EV相互作用，通常是在電極分支694的長(zhǎng)度上。
圖56顯示了圖55的場(chǎng)致發(fā)射源680及其有關(guān)的用以用場(chǎng)致發(fā)射產(chǎn)生EV的器件的電路圖700。儲(chǔ)能器件702連接到陰極686上，并通過引線704施加有適當(dāng)?shù)呢?fù)電位。無源能源702可以是一個(gè)電容器或是一條延遲線，例如象氫閘流管脈沖雷達(dá)系統(tǒng)中所用的那一種，帶有電阻器或?qū)w饋電系統(tǒng)。生成能源702工作時(shí)，當(dāng)通過改變控制電極690上的電位進(jìn)行放電時(shí)，一般發(fā)出1微微秒的負(fù)脈沖。不然的話，可用陰極686與對(duì)電極688之間加一恒定電位。
空氣芯倒相脈沖變壓器706是通過引線708借助于觸發(fā)脈沖有選擇地運(yùn)行，以便將通過引線710所提供的正控制偏壓加到控制電極690，以在陰極686上起動(dòng)場(chǎng)致發(fā)射產(chǎn)生EV。在清除觸發(fā)脈沖之后且一直到儲(chǔ)存在電源702中的能量已經(jīng)耗盡以前，維持發(fā)射所需用的反饋信號(hào)是由變壓器706通過反饋電極692而提供的。
象654和686那樣用于那些已介紹的純場(chǎng)致發(fā)射源的場(chǎng)致發(fā)射體應(yīng)采用對(duì)熱損壞和離子濺射損壞較穩(wěn)定的材料制造。舉例說，象碳化鈦和石墨等金屬碳化物就具有制造良好的陰極的這些性能。同樣，介質(zhì)材料應(yīng)高度穩(wěn)定并具有高的電介質(zhì)場(chǎng)強(qiáng)。氧化鋁和金鋼石般的碳就具有這樣的性能。鑒于和液體金屬潤(rùn)溫的源的情況一樣目前還沒有使陰極自行修補(bǔ)的方法，因而在發(fā)射體處最好采用超高度真空，以防止因離子轟擊或表面逸出功的改變而使它損壞。
要使各方面的因素都占優(yōu)勢(shì)切忌使用大型的純場(chǎng)致發(fā)射體。圖55中所示的那種發(fā)射體686其橫向尺寸的臨界極限約為一微米。若陰極的尺寸超過此極限，有關(guān)線路所儲(chǔ)存的能量會(huì)在發(fā)射過程中對(duì)小發(fā)射區(qū)帶來不適當(dāng)?shù)臒釕?yīng)變。場(chǎng)發(fā)射體的大小在一微米以下時(shí)，若小元件本身固有的表面/體積比高，則具有冷卻效果大的長(zhǎng)處。
22.X射線源EV可用以產(chǎn)生X射線。X射線發(fā)生器或X射線源如圖57中的720所示，有一個(gè)水銀潤(rùn)濕型銅陰極722(如圖4所示)和一個(gè)配備有一對(duì)電極726的分離器724(如圖8所示)，相對(duì)于陽極728而配置，用以產(chǎn)生EV(包括EV鏈)，并將其從陰極通過分離器小孔傳播到陽極上。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，EV在實(shí)體靶或陽極上被截止時(shí)伴隨有所產(chǎn)生的等離子體發(fā)出的閃光，同時(shí)EV分裂時(shí)會(huì)留下坑口，且消耗能量。部分消耗掉的能量在產(chǎn)生X射線的過程中被帶走。X射線源本身在靶728中是和EV一樣小的，即橫向尺寸大約在1至20微米的范圍內(nèi)，這視乎EV原來是如何制造或選擇的。小X射線源的生產(chǎn)率和強(qiáng)度都較高，與輸入的能量相比X射線的總輸出量高。這個(gè)現(xiàn)象表明，有次序的EV結(jié)構(gòu)分裂時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的X射線，這可能是由于EV中電子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的大磁場(chǎng)突然破壞所致。
陰極722和分離器724的輸出撞擊陽極靶728，發(fā)射出X射線，如圖57所示意的那樣。靶728的材料電感低得足以促使EV有效地分裂開。象石墨之類原子序數(shù)低的材料能使分裂所引起的損壞減小到最低程序，且使所產(chǎn)生的X射線較易于通到靶728的輸出側(cè)。X射線源720可在真空中或低壓氣體中工作。舉例說，在陰極上加有2千伏的脈沖信號(hào)以產(chǎn)生EV的情況下，在幾個(gè)乇氙氣的環(huán)境中，陰極722和分離器724可距陽極靶728大到約60厘米的距離。X射線從源720的總輸出量的分析可應(yīng)用周知的各種方法，例如采用濾波器或照相膠片或波長(zhǎng)色散分光儀(dispersionspectrometers)。但由于X射線的光子大致上都是同時(shí)產(chǎn)生的，因而能量色散分光儀不能分析X射線輸出的光譜能量值。
因此本發(fā)明提供一種能作為一個(gè)X射線點(diǎn)源用于例如靜止X光照相的X射線發(fā)生器或X射線源。本發(fā)明的X射線發(fā)生器還可用于各式各樣的X射線的應(yīng)用中。
23.電子源沿著引導(dǎo)器件運(yùn)動(dòng)的EV通常會(huì)發(fā)射出電子，這些電子可以用例如收集電極加以收集。舉例說，在RC引導(dǎo)器件的情況下，若引導(dǎo)溝槽夠深，且EV系牢牢地鎖在引導(dǎo)槽的底部或至少鎖在引導(dǎo)介質(zhì)基底另一面上的對(duì)電極上，則有可能收集從引導(dǎo)溝槽頂部發(fā)射出來的電子。如此發(fā)射出來的電子來自EV通過時(shí)的能量所產(chǎn)生的輔助發(fā)射源和場(chǎng)發(fā)射源。鑒于這些電子是來自重新充電的RC時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng)的介質(zhì)材料，因此有必要等待這個(gè)重新充電，直到另一個(gè)EV能占據(jù)該區(qū)為止，從而進(jìn)一步促使電子的發(fā)射。在LC類引導(dǎo)器件中，由于重新充電過程是通過金屬電極提供的，因而該時(shí)延較短。只要加設(shè)一個(gè)收集電極，電子就可以收集起來供直流輸出用，因?yàn)樗l(fā)射出的電子已由EV提供初始能量。在LC引導(dǎo)器件的情況下，任何圖20或21的引導(dǎo)構(gòu)件中的任何電極都可用作收集電極。
EV能引起電子發(fā)射的這種性能使EV可有效地用作各種用途的陰極。經(jīng)適當(dāng)激勵(lì)過的EV可使其發(fā)射出相當(dāng)窄的電子能帶。采用這類陰極時(shí)應(yīng)考慮的首要問題是確定所發(fā)射出的電子的平均能量和能量分布。例如，沿引導(dǎo)器件運(yùn)動(dòng)并發(fā)射電子的EV彼此之間具有一定的間距，因此也會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)作用。通常存在的斷續(xù)范圍是從實(shí)質(zhì)上連續(xù)的EV串的穩(wěn)定發(fā)射到單個(gè)EV或EV鏈通過小孔內(nèi)極其類似脈沖的發(fā)射。因此EV傳播的性質(zhì)以及EV運(yùn)動(dòng)所通過的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)都必須適當(dāng)選擇，使其與電子發(fā)射的用途相稱。
圖58中的740是選通或斷續(xù)電子發(fā)射源的示意圖，它可以是三極器件般結(jié)構(gòu)的一部分。這里有一個(gè)RCEV引導(dǎo)器件742，其特點(diǎn)在于，它具有一個(gè)引導(dǎo)溝槽744和一個(gè)在引導(dǎo)基底與該溝槽相反一面的對(duì)電極(圖中看不見)，通常象圖11中所示的EV引導(dǎo)器件。介質(zhì)板746安置在引導(dǎo)器件742基底的正上方。板746的特點(diǎn)是具有覆蓋在引導(dǎo)溝槽744上面且有作為選通電極用的金屬涂層750。第三個(gè)元件(圖中未示出)可以是陽極等，安置在介質(zhì)板746上方，供接收或收集所發(fā)射出的電子;第三個(gè)元件的確切性能受電子發(fā)射用途的支配。
工作時(shí)，一個(gè)或多個(gè)EV發(fā)射入或不然的話傳播入引導(dǎo)槽744中，如箭頭I所示。前面已經(jīng)談過，與EV往下通過引導(dǎo)溝槽744有關(guān)的輔助或場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)導(dǎo)致可能會(huì)從引導(dǎo)溝槽中傳播出來(如箭頭J所示)的電子發(fā)射，這是因?yàn)殡娮釉谂cEV的存在有關(guān)的形成過程中已獲得了初始傳播能。一般說來，發(fā)射出來的電子還會(huì)被第三個(gè)元件，例如陽極(圖中未示出)所吸引。但電子往第三元件的傳播是通過往控制電極750上施加適當(dāng)?shù)碾娢欢羞x擇地進(jìn)行控制的。一般說來，加到控制電極750上的電位始終相對(duì)于用以產(chǎn)生EV的陰極為負(fù)。實(shí)際上，介質(zhì)746上的門或口748在各種情況下可以通過選擇各控制電極750上的具體電壓使通過其中的電子通路斷開或接通。為關(guān)閉門748，應(yīng)使控制電極750上的電位變得更負(fù)，使得不致通過門748產(chǎn)生電子發(fā)射。為使門748打開，應(yīng)使控制電極750上的電位相對(duì)于產(chǎn)生EV的陰極負(fù)得少一些，使電子發(fā)射可以通過門748。
當(dāng)EV沿引導(dǎo)溝槽744往下傳播時(shí)，就產(chǎn)生電子發(fā)生。但電子可以只在通道748的位置通過介質(zhì)板746到第三電極元件。因此EV沿引導(dǎo)溝槽744運(yùn)動(dòng)促使電子脈沖通過介質(zhì)板746發(fā)射，同時(shí)在通道748的位置出現(xiàn)脈沖。此外，往相應(yīng)的控制電極750上加適當(dāng)?shù)碾娢豢梢允鼓辰o定通路748不讓電子通過其中傳輸。因此往控制電極750上適當(dāng)?shù)碾娢豢梢缘贸鲭娮影l(fā)射脈沖的某種選用的形式。脈沖的形式可進(jìn)一步加以改變，方法是沿引導(dǎo)溝槽744往下傳播一系列EV或EV鏈以便例如在各種控制電極750本身加上隨時(shí)間變化的電位值的情況下沿一系列端口748上獲取持續(xù)的電子發(fā)射脈沖形式。因此，電子發(fā)射的方式既可通過選擇EV的傳播方式也可通過調(diào)節(jié)控制電極750上的電位大范圍地加以改變。
為防止EV本身跑出其中一個(gè)端口748，應(yīng)使溝槽744保持較大的深度，或者不然的話也可以在板746與波導(dǎo)742的基底之間采用一個(gè)隔離片(圖中未示出)。
應(yīng)該理解，可以按需要任意設(shè)某種形式的電子發(fā)射端口748，配以適當(dāng)?shù)腅V引導(dǎo)機(jī)構(gòu)。選用電子發(fā)射方式時(shí)還可以改變端口748沿引導(dǎo)槽744的配置和數(shù)目。電子發(fā)射端口748也可以是在介質(zhì)板上的舉例說完全外接各端口的實(shí)際上通孔。在這種情況下，各控制電極750也可以鑲襯著端口壁的各側(cè)。
一般說來，任何類型的EV發(fā)生器，只要能為給定用途產(chǎn)生所希望的EV，都可用以提供EV，供電子發(fā)射之用。一般可采用圖49中所示的那一種在低氣體壓力下工作的無電極源。系統(tǒng)中的惰性氣體壓力可以在10乇范圍內(nèi)，且在整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)處于平衡狀態(tài)。
采用本說明書中所介紹的任何器件(例如圖58中所示的選通電子源740)通過EV的傳播進(jìn)行的電子發(fā)射具有各種用途。舉例說，各種迄今為止因提供發(fā)射強(qiáng)度夠強(qiáng)的陰極的現(xiàn)有技術(shù)不過關(guān)而不實(shí)用的器件就可采用象本說明書所公開的用EV產(chǎn)生的電子源加以利用。這一類器件，例如射束偏轉(zhuǎn)自由電子器件，都可利用例如圖58中所示的那種選通電子源提供。
24.RF源EV通過圖20和21的LC引導(dǎo)器件時(shí)在引導(dǎo)器件中產(chǎn)生射頻場(chǎng)，但EV與這些場(chǎng)的相互作用是用以引導(dǎo)EV而不是利用外部輻射。但EV通過時(shí)所產(chǎn)生的射頻可以在EV引導(dǎo)器件外面耦合，供外部使用。
圖59是射頻源或射頻發(fā)生器760一般形式的示意圖。介質(zhì)基底762的特點(diǎn)是有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的引導(dǎo)溝槽764，具有供EV進(jìn)入溝槽中(如箭頭K所示)用的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。對(duì)電極766可安置在介質(zhì)基底762的底面，對(duì)電極766的特點(diǎn)是具有一系列孔口768。射頻的產(chǎn)生是要在對(duì)電極766上施加能感應(yīng)出電荷的場(chǎng)。若對(duì)電極帶孔口，則感應(yīng)效果強(qiáng)。第二電極呈收集電極770的形式，系安置在對(duì)電極的下方，用介質(zhì)與對(duì)電極766隔離。介質(zhì)可以是空隙或一層介質(zhì)材料(圖中未示出)。收集電極770的特點(diǎn)是具有一系列臂或伸出部分772，各伸出部分安置在各對(duì)電極矩形孔768的正下方。EV沿引導(dǎo)通道764運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)電極矩形孔口768提供EV的電荷與集電極770耦合的通路，射頻場(chǎng)即在收集電極770中產(chǎn)生。射頻能可通過適當(dāng)?shù)木€路或另外輻射系統(tǒng)從收集電極770引出。
EV沿引導(dǎo)通道764的速度與輸出孔768(連同收集電極臂772)之間存在著對(duì)所提供的輻射頻率起確定作用的倒數(shù)關(guān)系。所產(chǎn)生的頻率等于EV的速率乘以各矩形孔口768之間間距的倒數(shù)。
應(yīng)該理解，對(duì)電極766上孔口768的形狀確定著所要產(chǎn)生的波形?？捎靡则?qū)動(dòng)各種電子計(jì)算機(jī)或計(jì)時(shí)功能元件的非周期性波形可用圖59中所示的結(jié)構(gòu)通過給對(duì)電極孔口768取適當(dāng)?shù)男螤疃a(chǎn)生。
收集電極770上的負(fù)載應(yīng)與所形成波形的帶寬成比例。對(duì)低頻來說，集電極770的輸出端應(yīng)連接到其特性阻抗為電阻性終端負(fù)載的傳輸線上。EV在引導(dǎo)溝槽764中的速度可采用象在論述LC引導(dǎo)器件時(shí)所提到的射頻注入或相互作用而鎖定在同步運(yùn)動(dòng)中。這種同步化有助于調(diào)節(jié)獲自收集電極770的輸出脈沖周期率。
圖59的波形發(fā)生器59可使其工作以提供正極性或負(fù)極性的脈沖，辦法是在EV通過對(duì)電極766上的矩形孔口時(shí)對(duì)EV電荷加以微分處理。收集電極770輸出端上的高阻抗負(fù)載實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生的是負(fù)脈沖。但若在對(duì)電極770上有低負(fù)載阻抗則會(huì)先產(chǎn)生負(fù)脈沖，然后產(chǎn)生正脈沖。這種脈沖形式對(duì)產(chǎn)生用以驅(qū)使場(chǎng)致發(fā)射器件進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)的正波形很有用，這就是用EV產(chǎn)生電磁能量的唯一應(yīng)用的一個(gè)例子。
25、結(jié)論本發(fā)明提供了產(chǎn)生、隔離、控制和利用EV(作為單一的EV或作為EV鏈)的方法?？刂艵V的產(chǎn)生和傳播具有廣泛的用途，其中一些用途在本說明書中已經(jīng)介紹過了。傳播中的EV本身是一些能源，包括射頻范圍的電磁能，可通過利用如圖59所示的EV射頻源或如圖50或51所示的行波器件獲得。EV在越過絕緣表面?zhèn)鞑r(shí)伴隨而產(chǎn)生的電子發(fā)射，舉例說，使傳播中的EV可在使用例如圖58的EV源的情況下作為虛陰極進(jìn)行處理。通過適當(dāng)選擇這類電子源中的選通方式，在例如任何需要強(qiáng)電子束的場(chǎng)合都存在各色各樣的用途。前面介紹的微微示波器也是利用伴隨EV的傳播而產(chǎn)生的電子發(fā)射來提供例如供分析電信號(hào)用的快速響應(yīng)小型示波器。同樣，圖52的微微脈沖發(fā)生器也是利用了大電荷的快速傳送來產(chǎn)生速升速降的電壓脈沖。這種快速脈沖有各種各樣的用途，包括操縱如圖54的EV發(fā)生器那樣的純場(chǎng)致發(fā)射器件。
產(chǎn)生和選擇性地控制EV的這種能力提供了一項(xiàng)具有若干極其合乎需要的特點(diǎn)的新電氣技術(shù)。一般說來，這項(xiàng)技術(shù)所使用的元件都特別小，而且可在一系列施加電壓下工作。如已經(jīng)談過的那樣，用EV技術(shù)進(jìn)行的操作是極其快速的，它涉及到大能量密度以EV形式的快速傳播。舉例說，各種發(fā)生器、發(fā)射器、引導(dǎo)器件、分離器、選擇器和分裂器都和現(xiàn)有技術(shù)中的例如真空管、晶體管等等類似。
從上述本發(fā)明的公開內(nèi)容可以理解，本說明書所介紹的各種器件都可加以組合以滿足某些已知的用途。本說明書所公開的各種發(fā)生器中的任何一個(gè)都可與一個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)器件配用以提供例如微微示波器中所用的EV。一個(gè)EV發(fā)生器可與一些引導(dǎo)器件和一個(gè)或多個(gè)分裂器和/或一個(gè)或多個(gè)開關(guān)配用以提供多重EV路徑，就各開關(guān)而論，而這些路徑可加以選擇供傳播EV用。一個(gè)EV發(fā)生器可與若干引導(dǎo)器件和一個(gè)或多個(gè)微微脈沖發(fā)生器組合使用以便在所希望的位置提供脈沖輸出，并利用象圖33的所的分裂器的可調(diào)時(shí)延臂提供時(shí)間可調(diào)的脈沖。同樣，任何能量轉(zhuǎn)換器件，如圖50和51的行波電路，或圖59的射頻源或圖58的電子發(fā)射源，都可與其它各種操縱元件，如引導(dǎo)器件、分裂器和開關(guān)，組合使用。還應(yīng)該理解的是，在適當(dāng)?shù)膱?chǎng)合，可用EV選擇器、分離器和發(fā)射器來提供電荷大小合乎所希望的要求的EV，發(fā)射入某一特定引導(dǎo)器件或其它器件，而且不含等離子體放電污染物。電子攝象機(jī)本身則可通過與例如微微示波器或如圖44所示的多維示波器系統(tǒng)組合起來用以分析EV本身的特性，并用于其它分析中，包括但不局限于對(duì)時(shí)變電場(chǎng)的分析。
本發(fā)明上述公開和描述都是以舉例的形式來說明本發(fā)明的內(nèi)容，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的前提下，在本說明書所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)是可以對(duì)本發(fā)明的方法的各步驟，以及所例示器件的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改的。
權(quán)利要求
1.一種離散的、帶負(fù)電的、自容的電子束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子束，其特征在于所述電子束的自容度是所述電子間建立在電磁場(chǎng)的一個(gè)函數(shù)。
3.一種離散的，通常未被正離子補(bǔ)償而呈帶負(fù)電荷的物態(tài)，它具有的電荷密度近似于固體的平均電荷密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的物態(tài)，其特征在于所述電荷密度約為1023個(gè)電子電荷/(厘米)。
5.一種離散的、帶負(fù)電的、自容的電子束，所述電子束是利用一陰極和一陽極之間的一電場(chǎng)而產(chǎn)生的。
6.一種EV。
7.一種EV鏈。
8.一種利用一陰極和一陽極之間的電場(chǎng)所產(chǎn)生的EV鏈。
9.一種產(chǎn)生EV用的系統(tǒng)，它包括用以產(chǎn)生放電的裝置，該放電中包含EV和選自由正離子，負(fù)離子，電子，中性粒子，光子，及其組合所組成的一組中的一種或多種粒子;以及用以使所述EV與所述粒子分離的裝置。
10.用以產(chǎn)生EV的設(shè)備，它包括一個(gè)導(dǎo)電陰極和一個(gè)與所述陰極相分離的第二導(dǎo)電電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括位于所述陰極和所述第二導(dǎo)電電極之間呈普通平面形的電介質(zhì)材料，以及其中所述陰極包括一個(gè)面向所述電介質(zhì)材料一側(cè)面的尖頂?shù)慕饘贅?gòu)件，所述第二電極包括一個(gè)定位在所述電介質(zhì)材料與所述陰極相反一側(cè)的平面構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于所述尖頂?shù)年帢O包括一個(gè)用導(dǎo)電材料潤(rùn)濕，呈普通錐形的端部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于還包括一個(gè)用來提供潤(rùn)濕所述陰極的錐形端部的金屬材料的容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括位于所述陰極和所述第二導(dǎo)電電極之間、呈普通平面形的電介質(zhì)材料，以及其中所述陰極包括位于所述電介質(zhì)材料一個(gè)側(cè)面上的平面陰極，所述第二電極被定位在所述電介質(zhì)材料的相反側(cè)面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)含有定位在所述電介質(zhì)材料上的所述平面陰極上方的一電介質(zhì)構(gòu)件的分離器，和一個(gè)位于伸向所述呈普通平面狀的電介質(zhì)材料的所述電介質(zhì)構(gòu)件上的第三導(dǎo)電電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其特征在于還包括至少一個(gè)局部封閉的結(jié)構(gòu)，作為所述電介質(zhì)材料的一部分，所述平面陰極就定位在所述局部封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)，而所述局部封閉結(jié)構(gòu)用以接收和引導(dǎo)所述EV。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)限定至少一個(gè)引導(dǎo)EV的局部閉合徑路的普通細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)至少局部地復(fù)蓋所述細(xì)長(zhǎng)外殼的電介質(zhì)材料的復(fù)蓋物。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其特征在于所述產(chǎn)生EV用的設(shè)備是一選擇器的其中一部分，該設(shè)備還包括a.一個(gè)在所述陰極和所述第二電極之間與所述第一引導(dǎo)結(jié)構(gòu)銳角相交的普通是細(xì)長(zhǎng)的第二引導(dǎo)結(jié)構(gòu);b.一個(gè)沿所述第二引導(dǎo)結(jié)構(gòu)定位的第三導(dǎo)電電極;以及c.至少一個(gè)通常沿所述第一引導(dǎo)結(jié)構(gòu)、在所述相交處與所述陰極相反的側(cè)面上定位的引出電極;d.其中加到所述第三電極上的電極將EV吸引到其上，以及加到所述至少一個(gè)引出電極上的電壓使被選中的EV沿所述第一引導(dǎo)結(jié)構(gòu)向所述相交處傳播。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括潤(rùn)濕子結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)電材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其特征在于EV是由所述設(shè)備通過無熱離子發(fā)射的場(chǎng)致發(fā)射而產(chǎn)生的。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)位于所述電介質(zhì)材料同一側(cè)上的所述陰極和所述第二電極之間，如同所述第二電極的控制電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括潤(rùn)濕子結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)電材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其特征在于還包括至少一個(gè)局部封閉的結(jié)構(gòu)，作為所述電介質(zhì)材料的部分，所述平面陰極就定位在所述局部封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)，而所述局部封限結(jié)構(gòu)用以接收和引導(dǎo)所述EV。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)通?？拷龅诙姌O而定位的反饋電極。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括潤(rùn)濕子結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)電材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的設(shè)備，其特征在于EV是由所述設(shè)備通過無熱離子發(fā)射的場(chǎng)致發(fā)射而產(chǎn)生的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，其特征在于還包括至少一個(gè)局部封閉的結(jié)構(gòu)作為所述電介質(zhì)材料的一部分，所述平面陰極就定位在所述局部封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)，而所述局部封閉結(jié)構(gòu)用以接收和引導(dǎo)所述EV。
29.根據(jù)權(quán)利要求25的設(shè)備，其特征在于還包括至少一個(gè)局部封閉的結(jié)構(gòu)作為所述電介質(zhì)材料的一部分，所述平面陰極就定位在所述局部封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)，而所述局部封閉結(jié)構(gòu)用以接收和引導(dǎo)所述EV。
30.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述陰極和所述第二電極用一敞開的間隔所隔開，以及還包括封閉所述間隔用來控制其內(nèi)環(huán)境的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于封閉所述間隔用的所述裝置包括管道。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于所述受控環(huán)境包括低壓氣體。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于所述受控環(huán)境包括至少部分真空。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括一個(gè)具有一端部比較尖銳的呈普通圓柱形的結(jié)構(gòu)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，其特征在于所述陰極被導(dǎo)電材料所潤(rùn)濕，該導(dǎo)電材料是由這種材料構(gòu)成的容器所提供的。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的設(shè)備，其特征在于所述陰極結(jié)構(gòu)呈普通管狀，所述管狀結(jié)構(gòu)的壁逐漸縮小以形成一圓形的所述尖銳端部，所述容器位于所述管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，因而所述導(dǎo)電材料潤(rùn)濕所述陰極的內(nèi)部。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的設(shè)備，其特征在于所述陰極結(jié)構(gòu)包括一個(gè)配有所述較尖銳端部的圓錐體，以及所述陰極被一表面所外接約束，用以限定所述表面和所述陰極之間的環(huán)形空間，從而形成所述容器。
38.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述陰極和所述第二緙懷募涓羲艨鲆跫ㄒ桓魴緯殺冉霞餿竦腦滄短宓腦倉味猿乒辜?，所述阴极还包括一铬V遼儼糠滯飩鈾鲆跫?、硠?shì)脹ü蘢吹牡緗櫓使辜⒃謁鲆跫瞬亢退齙詼緙淇行?，还配有用导稻_牧瞎鉤傻牡諶緙?，该抵R緙話閽際鲆跫瞬亢退魴字淶穆肪?，并觽数r辜牡緗櫓什牧細(xì)艨
39.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括潤(rùn)濕子結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)電材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的設(shè)備，其特征在于所述陰極呈普通平面形。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的設(shè)備，其特征在于所述陰極還包括一個(gè)具有較尖銳端部的圓錐體的呈普通圓柱形的結(jié)構(gòu)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)通常約束所述陰極的表面，以在所述表面和所述陰極之間限定一環(huán)形空間，形成一個(gè)所述導(dǎo)電材料的容器。
43.根據(jù)權(quán)利要求39的設(shè)備，其特征在于所述陰極還包括一個(gè)呈普通管狀的結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)的壁逐漸縮小以形成一呈圓形的較尖銳端部。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的設(shè)備，其特征在于所述管形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成一個(gè)所述導(dǎo)電材料的容器，因而所述導(dǎo)電材料潤(rùn)濕所述陰極的內(nèi)部。
45.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述裝置處于低壓氣體環(huán)境中。
46.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述裝置處于至少部分真空內(nèi)。
47.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)電介質(zhì)材料的外殼，所述陰極和所述第二電極定位在所述外殼的外部，因而使EV產(chǎn)生于所述外殼內(nèi)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)所述外殼內(nèi)的小孔，該小孔部分限定所述外殼的兩個(gè)內(nèi)室，用來控制每個(gè)所述內(nèi)室中的環(huán)境。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的設(shè)備，其特征在于所述第二電極通常在所述小孔處至少局部約束所述外殼。
50.根據(jù)權(quán)利要求48的設(shè)備，其特征在于a.所述陰極位于所述外殼的一端;b.所述第二電極至少局部約束所述外殼;以及c.一個(gè)第三電極被定位在超越所述第二電極的位置，以控制EV。
51.根據(jù)權(quán)利要求47的設(shè)備，其特征在于a.所述陰極位于所述外殼的一端;b.所述第二電極至少部分約束所述外殼;以及c.一個(gè)第三電極被定位在超越所述第二電極的位置以控制EV。
52.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括一個(gè)在圓錐尖頂?shù)慕橘|(zhì)材料上的導(dǎo)電外表面，所述陰極離開所述電介質(zhì)材料的尖端，所述第二電極包括一個(gè)位于所述電介質(zhì)材料內(nèi)部，且與所述圓錐形電介質(zhì)材料和所述陰極對(duì)稱的圓錐形金屬表面，以及還包括一個(gè)移離所述陰極和所述第二電極的圓柱形對(duì)稱的第三電極，使得從所述陰極產(chǎn)生的EV可以通過所述陰極和所述第三電極內(nèi)部區(qū)域之間的間隙。
53.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)用以從所產(chǎn)生的多種EV中選擇性引出EV的選擇器。
54.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)用以從與產(chǎn)生EV一起形成的等離子體放電產(chǎn)物中引出EV的分離器。
55.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述第二電極包括一個(gè)靶，該靶被EV撞擊后會(huì)發(fā)射出X射線范圍內(nèi)的電磁輻射。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)用以從與產(chǎn)生EV一起形成的等離子體放電產(chǎn)物中引出EV的分離器。
57.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于它還包括引導(dǎo)裝置，用以引導(dǎo)用所述設(shè)備產(chǎn)生的這類EV的傳播總方向。
58.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括產(chǎn)生電壓脈沖用的裝置。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的設(shè)備，其特征在于所述電壓脈沖裝置包括一個(gè)輸出電極，當(dāng)EV到達(dá)所述第二電極時(shí)，所述輸出電極上就會(huì)產(chǎn)生脈沖。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)用以接收所述輸出脈沖和產(chǎn)生EV的發(fā)射體。
61.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)與所述陽極和所述第二電極之間的間隔毗鄰的導(dǎo)電構(gòu)件，所述構(gòu)件被排成一列，使得當(dāng)EV從所述陰極向所述第二電極傳播時(shí)，EV重復(fù)通過所述構(gòu)件的若干部分，從而使能量以電磁輻射的形式傳播到所述構(gòu)件。
62.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括a.一個(gè)由普通多孔的電介質(zhì)材料構(gòu)成的細(xì)長(zhǎng)槽;b.所述陰極朝向所述槽的內(nèi)部;c.所述第二電極通常沿所述槽而定位;以及d.所述設(shè)備的環(huán)境由穿過所述槽的電介質(zhì)材料而選擇性地漏入所述槽的氣體所控制。
63.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)附加電極和用以選擇性地改變通過選擇性地將一電場(chǎng)加到所述附加電極上而產(chǎn)生的EV總傳播方向的裝置。
64.控制EV用的設(shè)備，它包括用以引導(dǎo)EV的總傳播方向的裝置。
65.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括一電介質(zhì)體，所述電介質(zhì)體具有相對(duì)的第一和第二表面，以及沿著所述第一表面有一用以接收EV和約束所述EV運(yùn)動(dòng)的通路。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的設(shè)備，其特征在于所述通路包括一條細(xì)長(zhǎng)的溝槽。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)至少復(fù)蓋所述溝槽其中一部分的電介質(zhì)復(fù)蓋物。
68.根據(jù)權(quán)利要求65的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)位于所述電介質(zhì)體的所述第二表面上的電極，用以將電位加到該電極上，沿所述溝槽至少部分地約束EV。
69.根據(jù)權(quán)利要求65的設(shè)備，其特征在于所述通路至少部分是由所述電介質(zhì)體的一附加表面與所述第一表面以不大于90°角相交而形成的。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的設(shè)備，其特征在于所述電介質(zhì)體包括一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)與所述第一構(gòu)件相接觸的第二構(gòu)件;而所述第一表面包括所述第一構(gòu)件的一個(gè)表面，以及所述附加表面包括所述第二構(gòu)件的一個(gè)表面。
71.根據(jù)權(quán)利要求65的設(shè)備，其特征在于所述通路具有可經(jīng)選擇而變化的長(zhǎng)度。
72.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括一個(gè)呈普通圓柱形的管狀電介質(zhì)體。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)位于所述電介質(zhì)體的呈普通圓柱形的外表面上的電極，用以將電位加到該電極上，至少部分地使EV沿所述電介質(zhì)體的內(nèi)部傳播。
74.根據(jù)權(quán)利要求72的裝置，其特征在于還包括一個(gè)沿所述電介質(zhì)體內(nèi)部設(shè)置的電極，用以將電位加到該電極上，至少部分地使EV沿所述電介質(zhì)體的呈普通圓柱形的外表面?zhèn)鞑ァ?br> 75.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括至少一個(gè)反光表面。
76.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括一個(gè)用以選擇性地改變EV的總傳播方向的開關(guān)。
77.根據(jù)權(quán)利要求76的設(shè)備，其特征在于所述開關(guān)包括a.一個(gè)用以暫時(shí)約束EV的中間部分;b.一個(gè)用以將EV引入所述中間部分的輸入通路;c.至少一個(gè)用以將EV從所述中間部分引出的輸出通路;以及d.至少一個(gè)用以加上電位，選擇性地控制EV向所述輸出通路傳播的電極。
78.根據(jù)權(quán)利要求77的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)在所述中間部分上的電介質(zhì)復(fù)蓋物。
79.根據(jù)權(quán)利要求77的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)靠近至少一個(gè)輸出電路，用以接收從所述中間部分沿所述輸出通路引出的EV的反饋信號(hào)。
80.根據(jù)權(quán)利要求77的設(shè)備，其特征在于還包括一個(gè)供至少一個(gè)所述通路用的附加電極，所述附加電極相對(duì)于所述通路而定位，用以將電位加到所述附加電極，至少部分地使EV沿所述通路傳播。
81.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括一分裂器。
82.根據(jù)權(quán)利要求81的設(shè)備，其特征在于所述分裂器沿其表面包括一個(gè)具有至少兩個(gè)相交的通路，從而使到達(dá)這些通路相交處的EV可以沿所述至少兩個(gè)通路的其中至少一個(gè)而繼續(xù)傳播。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的設(shè)備，其特征在于所述通路包括若干細(xì)長(zhǎng)的溝槽。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的設(shè)備，其特征在于至少一個(gè)所述通路至少部分地是由所述電介質(zhì)體的兩個(gè)表面以不大于90°角相交而形成的。
85.根據(jù)權(quán)利要求82的設(shè)備，其特征在于EV通過所述通路的相交處后可沿著至少一個(gè)所述通路而傳播，該至少一個(gè)所述通路具有可經(jīng)選擇而變化的長(zhǎng)度。
86.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括至少一個(gè)使EV可據(jù)此傳播的導(dǎo)電體，結(jié)果，所述EV和所述導(dǎo)電體之間的電感和電容的相互作用趨向于使所述EV保持沿一個(gè)總方向而傳播。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的設(shè)備，其特征在于a.所述引導(dǎo)裝置還包括一系列相互間隔開并沿所述總方向排列的多個(gè)這樣的導(dǎo)電體;以及b.每個(gè)導(dǎo)體包括一個(gè)多極構(gòu)件，使得沿所述總方傳播的EV通過這種導(dǎo)電體的至少兩極。
88.根據(jù)權(quán)利要求86的設(shè)備，其特征在于所述導(dǎo)電體包括一系列隔開的構(gòu)件，其中每個(gè)構(gòu)件提供一個(gè)使沿所述總方向傳播的EV可以通過的通道。
89.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括用以選擇性地傳遞來自EV傳播路徑的電子發(fā)射的裝置。
90.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于所述引導(dǎo)裝置包括a.一個(gè)沿其表面具有一通路，用以接收EV及約束其運(yùn)動(dòng)的電介質(zhì)體;b.在至少一部分所述通路上方的電介質(zhì)復(fù)蓋物;所述復(fù)蓋物內(nèi)中的一或多個(gè)所述孔路加置在所述通路上面;以及c.每個(gè)所述孔口處的一個(gè)選通電極，用以選擇性地加上電位，選擇性地使電子通過所述孔口而傳播，以及選擇性地阻止這種傳播。
91.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于所述陰極包括潤(rùn)濕子結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)電材料。
92.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于，所述引導(dǎo)裝置包括a.一介質(zhì)體，沿其第一表面上有一個(gè)通道，用以接收EV并約束EV的運(yùn)動(dòng)。b.一第一電極，沿所述介質(zhì)體的第二側(cè)配置，且包括一個(gè)或多個(gè)穿通的孔口，沿所述通道配置;和c.一第二電極，通常沿所述第一電極配置，但與第一電極隔開，所述第二電極包括安置在所述孔口的集電材料，用以接收EV沿所述通道通過時(shí)穿過所述第一電極中所述諸孔口發(fā)射的電磁輻射。
93.根據(jù)權(quán)利要求92的設(shè)備，其特征在于，所述電磁輻射處在射頻范圍內(nèi)。
94.根據(jù)權(quán)利要求64的設(shè)備，其特征在于，所述引導(dǎo)裝置包括a.一偏轉(zhuǎn)區(qū)，EV的傳播路徑可在其中有選擇地加以偏轉(zhuǎn);b.用以將EV引入所述偏轉(zhuǎn)區(qū)中的裝置;和c.一對(duì)電極，沿所述偏轉(zhuǎn)區(qū)配置，從騁壞縲藕偶擁剿齙緙希笶V在所述偏轉(zhuǎn)區(qū)中的傳播路徑按所述電信號(hào)而偏轉(zhuǎn)。
95.根據(jù)權(quán)利要求94的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括在所述偏轉(zhuǎn)區(qū)附近的一熒光屏，用以接收EV通過所述偏轉(zhuǎn)區(qū)傳播時(shí)所發(fā)射出的電子，并根據(jù)所述接收到的電子發(fā)出可見光。
96.根據(jù)權(quán)利要求95的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一觀測(cè)裝置，用以放大所述熒光屏所產(chǎn)生的光象。
97.根據(jù)權(quán)利要求94的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一介質(zhì)體，所述偏轉(zhuǎn)區(qū)即設(shè)在該介質(zhì)體上，所述一對(duì)電極也固定在該介質(zhì)體上。
98.根據(jù)權(quán)利要求94的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一電子攝象機(jī)，系為接收EV在所述偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)區(qū)傳播時(shí)所發(fā)射的電子而配置的。
99.一種與EV分離器配用的EV發(fā)生器，用以從與隨所述EV的產(chǎn)生一起產(chǎn)生的等離子體放電產(chǎn)物中引出EV。
100.根據(jù)權(quán)利要求99的設(shè)備，其特征在于a.所述發(fā)生器具有一個(gè)通常為圓柱形對(duì)稱的具有一個(gè)尖端的陰極;和b.所述分離器包括一通常為管形的介質(zhì)構(gòu)件，該管狀構(gòu)件至少部分外接所述陰極，界定與所述陰極的所述尖端成一直線且移離所述陰極的所述尖端的小孔，且具有一安置在所述管形構(gòu)件外表面上的電極;c.其中，所產(chǎn)生的EV可通過為所述管形構(gòu)件所界定的所述小孔排出，而其它放電產(chǎn)物可容納在所述管形構(gòu)件中。
101.根據(jù)權(quán)利要求99的設(shè)備，其特征在于a.所述發(fā)生器有一個(gè)介質(zhì)體，該介質(zhì)體包括一配置有一陰極的第一表面;b.所述分離器有一安置在所述介質(zhì)體上的介質(zhì)構(gòu)件，用以至少部分蓋住所述陰極，與所述介質(zhì)體配合，至少部分界定通常與所述陰極成一直線并與所述陰極分開的孔口，且其特點(diǎn)是有一個(gè)電極，安置在所述構(gòu)件的外表面上;c.所產(chǎn)生的EV可通過所述孔口排出，而其它放電生成物可繼續(xù)留在所述介質(zhì)體與所述介質(zhì)構(gòu)件之間的區(qū)域中。
102.一種EV發(fā)射器，用以將EV橫過某一空間傳播。
103.根據(jù)權(quán)利要求102的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一個(gè)與一電極分開的EV發(fā)生器，供施加電位以便將EV從發(fā)生器上除去，并促使所述EV橫過所述空間傳播之用。
104.一種EV選擇器，用以有選擇地從多個(gè)EV引出一個(gè)或多個(gè)EV。
105.根據(jù)權(quán)利要求104的設(shè)備，其特征在于，所述選擇器包括一通常為管形傾斜界定由一銳利邊緣所外接的小孔的絕緣構(gòu)件，且其特點(diǎn)是在所述管形構(gòu)件的外表面上有一電極，從而使EV可通過所述小孔從所述管形構(gòu)件內(nèi)朝向所述電極傳播出去，同時(shí)可利用一外電位有選擇地從所述邊緣的區(qū)域引出EV。
106.根據(jù)權(quán)利要求105的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一陰極，該陰極安置在所述通常為管形的構(gòu)件內(nèi)并與所述小孔成一直線，從而可通過住所述陰極與所述電極之間施加電位差來產(chǎn)生EV。
107.根據(jù)權(quán)利要求105的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一第二電極，所述第二電極與所述小孔分開安置，用以施加所述外電位，以便有選擇地從所述邊緣的區(qū)域引出EV。
108.根據(jù)權(quán)利要求104的設(shè)備，其特征在于，所述選擇還包括a.一介質(zhì)體，具有第一表面;b.第一和第二EV引導(dǎo)通道，沿所述第一表面安置，且彼此相交成銳角以界定該內(nèi)交角的一個(gè)邊，以及c.一電極，沿所述第二通道，離開與所述第一通道的所述相交處而安置，且安置成使EV沿所述第一通道運(yùn)動(dòng)以便在所述邊緣朝所述電極傳播，從而可以施加外電位以便有選擇地從所述邊緣區(qū)域提取EV，使其沿所述第一通道離開所述邊緣傳播。
109.根據(jù)權(quán)利要求108的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一通常為平面的陰極，用以產(chǎn)生EV，所述陰極系沿所述第一通道繞所述邊緣離開所述電極而配置的。
110.根據(jù)權(quán)利要求108的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括至少一個(gè)附加電極，該附加電極通常沿所述第一通道且離開所述相交處而安置，用以施加所述外電位以便有選擇地從所述邊緣的區(qū)域引出EV。
111.一種EV示波器，用以往EV的傳播路徑上施加電信號(hào)，使所述EV的傳播按所述施加的信號(hào)而偏轉(zhuǎn)。
112.根據(jù)權(quán)利要求111的設(shè)備，其特征在于，所述示波器包括a.一偏轉(zhuǎn)區(qū)，在該偏轉(zhuǎn)區(qū)中，EV的傳播路徑可有選擇地加以偏轉(zhuǎn);b.用以將EV引入所述偏轉(zhuǎn)區(qū)中的裝置;和c.一對(duì)沿所述偏轉(zhuǎn)區(qū)配置的電極，從而將電信號(hào)加于所述電極上，使EV在所述偏轉(zhuǎn)區(qū)中的傳播路徑按所述電信號(hào)而偏轉(zhuǎn)。
113.根據(jù)權(quán)利要求112的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括在所述偏轉(zhuǎn)區(qū)附近的一個(gè)熒光屏，用以接收EV通過所述偏轉(zhuǎn)區(qū)傳播時(shí)所發(fā)射出來的電子，并根據(jù)所述收到的電子發(fā)出可見光。
114.根據(jù)權(quán)利要求113的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一觀測(cè)裝置，用以放大所述熒光屏所產(chǎn)生的光象。
115.根據(jù)權(quán)利要求112的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一介質(zhì)體，所述偏轉(zhuǎn)區(qū)即設(shè)在該介質(zhì)體上，且所述一對(duì)電極也固定在該介質(zhì)體上。
116.根據(jù)權(quán)利要求112的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一電子攝象機(jī)，該攝象機(jī)系為接收EV橫過所述偏轉(zhuǎn)區(qū)傳播時(shí)所發(fā)射出的電子而配置的。
117.根據(jù)權(quán)利要求112的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括至少一個(gè)附加的這種示波器，該附加的示波器相對(duì)于所述第一示波器配置，使得所述若干示波器的偏轉(zhuǎn)區(qū)至少有一部分相重疊。
118.根據(jù)權(quán)利要求117的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)示波器是這樣取向，使取通過它們各自的電極施加的電信號(hào)可使EV的傳播路徑在三維方向上偏轉(zhuǎn)。
119.根據(jù)權(quán)利要求117的設(shè)備，其特征在于，配置有一個(gè)或多個(gè)電子攝象機(jī)，用以接收EV通過所述偏轉(zhuǎn)區(qū)時(shí)所發(fā)射的電子。
120.一種電子攝象機(jī)，用以通過某種電子圖形觀察某一過程。
121.根據(jù)權(quán)利要求120的設(shè)備，其特征在于，所述電子攝象機(jī)包括a.一針形小孔，電子可通過該小孔;和b.可見輸出裝置，用以根據(jù)撞擊到所述可見輸出裝置的電子產(chǎn)生可見輸出，所述可見輸出裝置通常與所述小孔成一直線，但與所述小孔分開配置。
122.根據(jù)權(quán)利要求121的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括若干偏轉(zhuǎn)電極，這些偏轉(zhuǎn)電極通常安置的所述小孔與所述可見輸出裝置之間，從而使通過所述小孔的電子的路徑可在所述電子撞擊所述可見輸入裝置之前通過往所述諸電極上施加電位而有選擇地偏轉(zhuǎn)。
123.根據(jù)權(quán)利要求121的設(shè)備，其特征在于，所述可見輸出裝置包括一通道電子倍增器與一熒光屏的組合體。
124.根據(jù)權(quán)利要求121的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一外殼，通過所述小孔配有進(jìn)入該外殼的入口，且該外殼通常覆蓋住所述小孔和所述可見輸出裝置之間的區(qū)域。
125.根據(jù)權(quán)利要求121的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括至少一個(gè)附加的這種電子攝象機(jī)，所述多個(gè)電子攝象機(jī)系為接收通常來自該同一區(qū)域的電子而配置的。
126.根據(jù)權(quán)利要求125的設(shè)備，其特征在于，所述電子攝象機(jī)系為接收EV通過至少一EV示波器時(shí)所提供的電子而配置的。
127.根據(jù)權(quán)利要求121的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一EV示波器，所述電子攝象機(jī)系配置得使其接收EV通過所述EV示波器時(shí)所提供的電子。
128.一種用以引導(dǎo)EV通過某一路徑的設(shè)備，同時(shí)可以傳送來自所述流通的EV所產(chǎn)生的電磁能，并收集所述能量。
129.根據(jù)權(quán)利要求128的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括一行波電路。
130.根據(jù)權(quán)利要求129的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括a.一通常為管形的介質(zhì)構(gòu)件，這種EV即可在該管形絕緣構(gòu)件中輸送;和b.一導(dǎo)電的螺旋線，通常只按所述管形構(gòu)件一段距離，所述EV即可輸送通過該管形構(gòu)，使得在EV如此輸送的過程中至少有部分沿所述螺旋線的縱向通過。
131.根據(jù)權(quán)利要求130的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一通常沿至少所述螺旋線的一部分而配置的接地平面。
132.根據(jù)權(quán)利要求130的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一EV發(fā)生器，該EV發(fā)生器具有一陰極和一第二電極，所述陰極和第二電極通常與所述管形構(gòu)件成一直線配置，使得通常從所述陰極朝所述第二電極運(yùn)動(dòng)的電子沿所述管形構(gòu)件的內(nèi)部通過。
133.根據(jù)權(quán)利要求129所述的設(shè)備，其特征在于，所述行波電路包括a.一個(gè)具有第一表面的介質(zhì)體;b.一個(gè)在所述的第一表面上的EV引導(dǎo)通道;和c.一螺旋狀導(dǎo)體構(gòu)件，沿所述介質(zhì)體和沿所述通道配置，使得沿所述通道傳播的EV通常沿所述螺旋形導(dǎo)體的縱向通過。
134.根據(jù)權(quán)利要求128的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括a.一介質(zhì)體，其第一表面上具有一通道，用以接收EV并約束EV的運(yùn)動(dòng);b.一第一電極，沿所述介質(zhì)體的第二側(cè)上配置，且包括一個(gè)或多個(gè)通過其中沿所述通道配置的孔口;和c.一第二電極，通常沿所述第一電極配置但與所述第一電極分開，所述第二電極包括安置在所述孔口上的集電材料，該集電材料用以接收EV沿所述通道通過時(shí)通過所述第一電極中的所述諸孔口發(fā)射出來的電磁輻射。
135.根據(jù)權(quán)利要求128的設(shè)備，其特征在于，所述電磁輻射處在射頻范圍內(nèi)。
136.一種藉產(chǎn)生EV而形成電子脈沖的設(shè)備。
137.根據(jù)權(quán)利要求136的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括a.一用以產(chǎn)生EV的陰極和一通常與所述陰極成一直線且偏離所述陰極的第二電極;b.一介質(zhì)構(gòu)件，所述第二電極即安置在該介質(zhì)構(gòu)件上，且面向所述陰極;c.一輸出電極，安置在所述介質(zhì)構(gòu)件與所述第二電極相反的一側(cè)上，使得由于EV撞擊所述第二電極的結(jié)果在所述輸出電極上產(chǎn)生電脈沖。
138.根據(jù)權(quán)利要求137的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一導(dǎo)電屏蔽，通常將所述陰極和所述第二電極封閉起來。
139.根據(jù)權(quán)利要求137的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一分離器，該分離器包括a.一通常為管形的介質(zhì)體，該介質(zhì)體至少部分外接著所述陰極且形成一小孔，該小孔通常在所述陰極與所述第二電極之間成一直線，在所述陰極上產(chǎn)生的EV即可通過該小孔排出;和b.一第三電極，安置在所述通常為管形體的外表面，用以產(chǎn)生EV，從而可以利用加在所述陰極與所述第二電極之間的電位來有選擇地分離EV，將其傳播到所述第二電極上。
140.根據(jù)權(quán)利要求137的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一與所述輸出電極有電氣聯(lián)系的場(chǎng)致發(fā)射體，用以接收產(chǎn)生EV用的所述電脈沖。
141.根據(jù)權(quán)利要求136的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一場(chǎng)致發(fā)射體，該發(fā)射體系為接收所述產(chǎn)生EV用的電脈沖而配置的。
142.產(chǎn)生EV用的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括a.一導(dǎo)電陰極;b.一第二導(dǎo)電電極，與所述陰極分開;和c.一第三電極，作為控制電極工作，通常安置在所述陰極與所述第二電極之間，用以往所述第三電極與所述陰極之間施加電位，以便控制EV的產(chǎn)生過程。
143.根據(jù)權(quán)利要求142的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一第四極，作為反饋電極工作，所述第四電極通常安迷謁齙詼緙澆岳肊V通過時(shí)的反饋效應(yīng)。
144.根據(jù)權(quán)利要求143的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一介質(zhì)基底，該介質(zhì)基底具有通常沿所述基底的引導(dǎo)EV用的裝置，所述陰極通常配置在所述基底的一個(gè)表面上，所述第二、第三和第四電極則通常配置在其相反表面上。
145.根據(jù)權(quán)利要求143的設(shè)備，其特征在于，所述EV通常系借助于純場(chǎng)致發(fā)射如此產(chǎn)生的。
146.根據(jù)權(quán)利要求142的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一介質(zhì)基底，該介質(zhì)基底具有通常沿所述基底引導(dǎo)EV用的裝置，所述陰極通常系配置在所述基底的一個(gè)表面上，所述第二和第三電極通常則配置在基底的反面上。
全文摘要
本發(fā)明所公開的是放電產(chǎn)物中所產(chǎn)生的高電荷密度實(shí)體。也公開了用各種引導(dǎo)技術(shù)將這些高電荷密度實(shí)體隔絕、選擇和控制用的設(shè)備。采用這些設(shè)備，例如可以轉(zhuǎn)換這些實(shí)體所遵循的路徑，或者選擇性地改變路徑的長(zhǎng)度，從而可以完全控制這些實(shí)體。并公開了控制和利用這些實(shí)體的附加裝置，包括它們與攝象機(jī)以及在示波器中的用法。
文檔編號(hào)G01R13/20GK1034091SQ8810078
公開日1989年7月19日 申請(qǐng)日期1988年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者肯尼思·R·肖爾德斯 申請(qǐng)人:木星玩具公司