Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Большая Советская Энциклопедия

Первая Э. к. для астрономических целей была создана А. Лаллеманом (Франция) в 50-х гг. 20 в.

Лит.: Курс астрофизики и звездной астрономии, под ред. А. А. Михайлова, 3 изд., т. 1, М., 1973.

Н. П. Ерпылёв.

Электронная конфигурация

Электро'нная конфигура'ция, см. в ст. Атом .

Электронная лампа

Электро'нная ла'мпа,электровакуумный прибор , действие которого основано на изменении потока электронов (отбираемых от катода и движущихся в вакууме) электрическим полем, формируемым с помощью электродов. В зависимости от значения выходной мощности Э. л. подразделяются на приёмно-усилительные лампы (выходная мощность не свыше 10 вт ) и генераторные лампы (свыше 10 вт ).

Первые Э. л. (начало 20 в.) — электровакуумные диоды и триоды — разрабатывались на основе техники производства ламп накаливания и по внешнему виду весьма походили на последние: стеклянная колба, в центре которой размещалась вольфрамовая нить накала, служащая катодом (слово «лампа» в названии «Э. л.» подчёркивало это сходство, «электронная» указывало на принципиальные различия). Уже в 30-е гг. внешний вид Э. л. существенно изменился, однако слово «лампа» в её названии сохранилось до сих пор. В 1-й половине 20 в. Э. л. оказали решающее влияние на характер развития радиотехники . На их основе возникли радиосвязь , звуковое радиовещание , телевидение , радиолокация , вычислительная техника (ЭВМ 1-го поколения). За период 1921—41 ежегодный мировой выпуск Э. л. возрос с одного до сотен млн. штук. Однако успехи полупроводниковой электроники обусловили бесперспективность дальнейшей разработки радиоаппаратуры на приёмно-усилительных лампах. В 60—70-х гг. разработка такой аппаратуры была прекращена; в результате ежегодный мировой выпуск приёмно-усилительных ламп за 1960—73 уменьшился примерно в 3 раза. Успехи полупроводниковой электроники не повлияли на развитие генераторных ламп (поскольку выходная мощность полупроводниковых приборов на радиочастотах не превышает 10—100 вт ). Выпускаемые генераторные лампы (триоды и тетроды ) характеризуются мощностью от 50 вт до 3 Мвт в непрерывном режиме и до 10 Мвт в импульсном. При разработке новых типов генераторных ламп главное внимание уделяется линейности сеточной характеристики (зависимости анодного тока Э. л. от напряжения на первой — управляющей — сетке; у современных ламп искажения 3-го порядка снижены до — 45 дб ); увеличению коэффициента усиления по мощности (до 25— 30 дб ); повышению кпд (например, у триодов с магнитной фокусировкой электронов, используемых для высокочастотного нагрева, он доведён до 90%); уменьшению сеточного тока и т. д.

Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; Йингст Т. [и др.], Лампы большой мощности с сеточным управлением — 1972 г., пер. с англ., «Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике», 1973, т. 61, № 3, с. 121—52; Клейнер Э. Ю., Основы теории электронных ламп, М., 1974.

В. Ф. Коваленко.

Электронная микроскопия

Электро'нная микроскопи'я, совокупность методов исследования с помощью электронных микроскопов (МЭ) микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного уровня), их локального состава и локализованных на поверхностях или в микрообъёмах тел электрических и магнитных полей (микрополей). Наряду с этим прикладным значением Э. м. является самостоятельным научным направлением, предмет и цели которого включают: усовершенствование и разработку новых МЭ и других корпускулярных микроскопов (например, протонного микроскопа) и приставок к ним; разработку методик препарирования образцов, исследуемых в МЭ; изучение механизмов формирования электроннооптических изображений; разработку способов анализа разнообразной информации (не только изображений), получаемой с помощью МЭ.

Объекты исследований в Э. м. — большей частью твёрдые тела. В просвечивающих МЭ (ПЭМ), в которых электроны с энергиями от 1 кэв до 5 Мэв проходят сквозь объект, изучаются образцы в виде тонких плёнок, фольги (рис. 1 ), срезов и т. п. толщиной от 1 нм до 10 мкм (от 10

 до 10⁵

). Поверхностную и приповерхностную структуру массивных тел с толщиной существенно больше 1 мкм исследуют с помощью непросвечивающих МЭ: растровых (РЭМ) (рис. 2 ), зеркальных, ионных проекторов и электронных проекторов .

Можно изучать порошки, микрокристаллы, частицы аэрозолей и т. д., нанесённые на подложку: тонкую плёнку для исследования в ПЭМ или массивную подложку для исследования в РЭМ. Поверхностная

геометрическая структура массивных тел изучается и методом реплик : с поверхности такого тела снимается отпечаток в виде тонкой плёнки углерода, коллодия, формвара и др., повторяющий рельеф поверхности и рассматриваемый в ПЭМ. Обычно предварительно на реплику в вакууме напыляется под скользящим (малым к поверхности) углом слой сильно рассеивающего электроны тяжёлого металла (например, Pt), оттеняющего выступы и впадины геометрического рельефа. При исследовании методом так называемого декорирования не только геометрической структуры поверхностей, но и микрополей, обусловленных наличием дислокаций (рис. 3 ), скоплений точечных дефектов (см. Дефекты в кристаллах ), ступеней роста кристаллических граней, доменной структуры (см. Домены ) и т. д., на поверхность образца вначале напыляется очень тонкий слой декорирующих частиц (атомы Au, Pt и др., молекулы полупроводников или диэлектриков), осаждающихся преимущественно на участках сосредоточения микрополей, а затем снимается реплика с включениями декорирующих частиц.

Специальные газовые микрокамеры — приставки к ПЭМ или РЭМ — позволяют изучать жидкие и газообразные объекты, неустойчивые к воздействию высокого вакуума, в том числе влажные биологические препараты. Радиационное воздействие облучающего электронного пучка довольно велико, поэтому при исследовании биологических, полупроводниковых, полимерных и т. п. объектов необходимо тщательно выбирать режим работы МЭ, обеспечивающий минимальную дозу облучения.

Наряду с исследованием статическим, не меняющихся во времени объектов Э. м. даёт возможность изучать различные процессы в динамике их развития: рост плёнок, деформацию кристаллов под действием переменной нагрузки, изменение структуры под влиянием электронного или ионного облучения и т. д. (исследования «in situ»). Вследствие малой инерционности электрона можно исследовать периодические во времени процессы, например перемагничивание тонких магнитных плёнок, переполяризацию сегнетоэлектриков , распространение ультразвуковых волн и т. д., методами стробоскопической Э. м.: электронный пучок «освещает» образец импульсами, синхронными с подачей импульсного напряжения на образец, что обеспечивает фиксацию на экране прибора определенной фазы процесса точно так же, как это происходит в светооптических стробоскопических приборах (рис. 4 ). Предельное временное разрешение при этом может, в принципе, составлять около 10^{– 15}сек для ПЭМ (практически реализовано разрешение ~ 10^{– 10}сек для ПЭМ и РЭМ).

Для интерпретации изображений аморфных и других тел (размеры частиц которых меньше разрешаемого в МЭ расстояния), рассеивающих электроны диффузно, используются простейшие методы амплитудной Э. м. Например, в ПЭМ контраст изображения, т. е. перепад яркостей изображения соседних участков объекта, в первом приближении пропорционален перепаду толщин этих участков. Для расчёта контраста изображений кристаллических тел (рис. 5 ), имеющих регулярные структуры (при рассеянии частиц на таких телах происходит дифракция частиц ), и решения обратной задачи — расчёта структуры объекта по наблюдаемому изображению — привлекаются методы фазовой Э. м.: решается задача о дифракции электронной волны (см. Волны де Бройля ) на кристаллической решетке. При этом дополнительно учитываются неупругие взаимодействия электронов с объектом: рассеяние на плазмах, фононах и т. п. В ПЭМ и растровых ПЭМ (ПРЭМ) высокого разрешения получают изображения отдельных молекул или атомов тяжелых элементов; пользуясь методами фазовой Э. м., восстанавливают по изображениям трехмерную структуру кристаллов и биологических макромолекул. Для решения подобных задач применяют, в частности, методы голографии, а расчеты производят на ЭВМ.

Разновидность фазовой Э. м. — интерференционная Э. м., аналогичная оптической интерферометрии (см. Интерферометр ): электронный пучок расщепляется с помощью электронных призм, и в одном из плеч интерферометра устанавливается образец, изменяющий фазу проходящей сквозь него электронной волн. Этим методом можно измерить, например, внутренний электрический потенциал образца.

С помощью лоренцовой Э. м., в которой изучают явления, обусловленные Лоренца силой , исследуют внутренние магнитные и электрические поля или внешние поля рассеяния, например поля магнитных доменов в тонких пленках (рис. 6 ), сегнетоэлектрических доменов (см. Домены ), поля головок для магнитной записи информации и т. п.

Состав объектов исследуется методами микродифракции, т. е. электронографии локальных участков объекта, рентгеновского и катодолюминисцентного спектрального микроанализа (см Катодолюминесценция , Спектральный анализ рентгеновский ): регистрируются характеристические рентгеновские спектры или катодолюминисцентное излучение, возникающее при бомбардировке образца сфокусированным пучком электронов (диаметр электронного «зонда» менее 1 мкм ). Кроме того, изучаются энергетические спектры вторичных электронов, выбитых первичным электронным пучком с поверхности или из объема образца.