На главную
Содержание

ЭЛЕКТРОННАЯ-ЭЛЕКТРОННЫЙ

ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ, 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 электрич. и магнитных полей (микрополей). Наряду с этим прикладным значением Э. м. является самостоят, науч. направлением, предмет и цели к-рого включают: усовершенствование и разработку новых МЭ и др. корпускулярных микроскопов (напр., протонного микроскопа) и приставок к ним: разработку методик препарирования образцов, исследуемых в МЭ; изучение механизмов формирования электроннооптич. изображений; разработку способов анализа разнообразной информации (не только изображений), получаемой с помощью МЭ.

Объекты исследований в Э. м.- б. ч. твёрдые тела. В просвечивающих МЭ (ПЭМ), в к-рых 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 А до 105 А). 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 геом. 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 (напр., Pt), оттеняющего выступы и впадины геом. рельефа. При исследовании методом т. н. декорирования не только геом. структуры поверхностей, но и микрополей, обусловленных наличием дислокаций (рис. 3), скоплений точечных дефектов (см. Дефекты в кристаллах), ступеней роста кри-сталлич. 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 преим. на участках сосредоточения микрополей, а затем снимается реплика с включениями декорирующих частиц.

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

Наряду с исследованием статич., 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 периодич. во времени процессы, напр, перемагничивание тонких магнитных плёнок, переполяризацию сегнето-электриков, 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 определ. фазы процесса точно так же, как это происходит в светооптич. стробоскопических приборах (рис. 4). Предельное временное разрешение при этом может, в принципе, составлять ок. 10-15 сек для ПЭМ (практически реализовано разрешение ~10-10 сек для ПЭМ и РЭМ).

Для интерпретации изображений аморфных и др. тел (размеры частиц к-рых меньше разрешаемого в МЭ расстояния), рассеивающих электроны диффузно, используются простейшие методы а м п л и т у д н о и Э. м. Напр., в ПЭМ контраст изображения, т. е. перепад яркостей изображения соседних участков объекта, в первом приближении пропорционален перепаду толщин этих участков. Для расчёта контраста изображений кристаллич. 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 кристаллич. решётке. При этом дополнительно учитываются неупругие взаимодействия электронов с объектом: рассеяние на плазмонах, фононах и т. п. В ПЭМ и растровых ПЭМ (ПРЭМ) высокого разрешения получают изображения отд. молекул или атомов тяжёлых элементов; пользуясь методами фазовой Э. м., восстанавливают по изображениям трёхмерную структуру кристаллов и биол. макромолекул. Для решения подобных задач применяют, в частности, методы голографии, а расчёты производят на ЭВМ.

Разновидность фазовой Э. м.- интерференционная Э. м., аналогичная оптич. интерферометрии (см. Интерферометр): электронный пучок расщепляется с помощью электронных призм, и в одном из плеч интерферометра устанавливается образец, изменяющий фазу проходящей сквозь него электронной волны. Этим методом можно измерить, напр., внутр. электрич. потенциал образца.

С помощью лоренцевой Э. м., в к-рой изучают явления, обусловленные Лоренца силой, исследуют внутр. магнитные и электрич. поля или внешние поля рассеяния, напр, поля магнитных доменов в тонких плёнках (рис. 6), сегнето-электрических 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 катодолюминесцентного спектрального микроанализа (см. Катодолюминесценция, Спектральный анализ рентгеновский): регистрируются характеристические рентгеновские спектры или катодолюминесцентное излучение, возникающее при бомбардировке образца сфокусированным пучком электронов (диаметр электронного "зонда" менее 1 мкм). Кроме того, изучаются энергетич. спектры вторичных электронов, выбитых первичным электронным пучком с поверхности или из объёма образца.

Интенсивно разрабатываются методы количеств. Э. м.- точное измерение различных параметров образца или исследуемого процесса, напр, измерение локальных электрич. потенциалов (рис. 7), магнитных полей (рис. 8), микрогеометрии поверхностного рельефа и т. д. МЭ используются и в технологич. целях (напр., для изготовления микросхем методом фотолитографии).

Лит.: X о к с П., Электронная оптика и электронная микроскопия, пер. с англ., М., 1974; Стоянова И. Г., А н а с к и н И. Ф., Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972; Утевский Л. М., Дифракционная электронная микроскопия в металловедении, М., 1973; Электронная микроскопия тонких кристаллов, пер. с англ., М., 1968; Спивак Г. В., Сапарнн Г. В., Быков М. В., Растровая электронная микроскопия, "Успехи физических наук", 1969, т. 99, в. 4;ВайнштейнБ. К,, Восстановление пространственной структуры биологических объектов по электронным микрофотографиям, "Изв. АН СССР. Сер. физическая", 1972, т. 36, № 9; Quantitative scanning electron microscopy, L. - N. "У.- S. F., 1974. A. E. Лукьянов.

Применение электронной микроскопии в биологии позволило изучить сверхтонкую структуру клеток и внеклеточных компонентов тканей. На основании результатов, полученных с помощью МЭ (макс, разрешение к-рых для биол. объектов 12-6А, а увеличения - до 800- 1200 тыс.), начиная с 40-х гг. было описано тонкое строение мембран, митохондрий, рибосом и др. клеточных, а также внеклеточных структур, выявлены нек-рые макромолекулы, напр. ДНК. Растровая (сканирующая) Э. м, даёт возможность изучать тонкое строение поверхности клеток и тканевых структур не только фиксированных объектов, но и живых животных с твёрдым хитиновым покровом, напр, ряда членистоногих. Техника приготовления биол. препаратов для Э. м. включает процедуры, сохраняющие ткань в условиях глубокого вакуума под пучком электронов и реализующие высокое разрешение МЭ. Обычно объекты фиксируют химич. реагентами (альдегидами, четырёхокисью осмия или др.), обезвоживают (спиртом, ацетоном), пропитывают эпоксидными смолами и режут на спец. микротомах на ультратонкие срезы (толщ. 100-600 А). Для повышения контраста изображения клеток их обрабатывают "электронными красителями", сильно рассеивающими электроны (уранилацетатом, гидроокисью свинца и др.). Чтобы уменьшить повреждающее действие фиксатора на ткань, её можно заморозить, вытесняя затем воду ацетоном или спиртом при низкой темп-ре. Иногда применяют методы, исключающие действие фиксатора на клетки, напр. лиофилизацию: ткань быстро охлаждают до -150 или -196 °С и обезвоживают в высоком вакууме при низкой темп-ре. Перспективным оказался метод замораживания с травлением, основанный на получении платино-углеродной реплики со скола замороженного объекта. Благодаря этому методу внесены существенные изменения в представления о структуре клеточных мембран. Для изучения структуры биол. макромолекул и отдельных клеточных органоидов используют негативное контрастирование образцов. В этом случае исследуемые объекты выявляются в виде электроннопрозрачных элементов на тёмном фоне. Полученные в МЭ изображения молекул можно анализировать, применяя методы, основанные на дифракции света. Использование высоковольтной Э. м. (до 3 Мв) позволяет получить сведения о 3-мерной структуре клеток. При подготовке к исследованию живых членистоногих их обездвиживают с помощью эфирного или хлороформного наркоза в дозах, не вызывающих последующей гибели, и помещают в вакуумную камеру МЭ. В современной Э. м. широко применяют методы цитохимии, включая авторадиографию. Илл. см. т. 12, табл. XXVIII (стр. 336-337). Применение Э. м. в биологии существенно изменило и углубило прежние представления о тонком строении клетки.

Лит.: Киселев Н. А., Электронная микроскопия биологических макромолекул, М., 1965; Электронно-микроскопическая анатомия, пер. с англ., М., 1967; Балашов Ю. С., Миккау Н. Е., Изучение живых животных в растровом электронном микроскопе, "Природа", 1977, № 1; Tribe М. А., Е г a u t М. R., S n о о k R. К., Basic biology course, book 2 - Electron mic-roscop_y and cell structure, Camb,, 1975; Electron microscopy of enzymes. Principles and methods, v. 1-2, N. Y., 1973-74.

Н. А. Старосветская, Я. Ю. Комиссарчик.

ЭЛЕКТРОННАЯ МУЗЫКА, музыка, создаваемая с помощью генераторов низкой (звуковой) частоты, электрич. колебания к-рых записываются на магнитную ленту и воспроизводятся на магнитофоне. Одна из важных особенностей Э. м. состоит в том, что в ней отсутствует исполнитель в традиц. понимании, т. е. как необходимый посредник между композитором и слушателем. Осн. операции при сочинении Э. м.- поиски и отбор звучаний, запись их на магнитную ленту, обработка (деформация, модификация, трансформация), композиц. оформление. Получаемые при воспроизведении звуки могут комбинироваться со звуками электроинструментов (музыка для к-рых не относится к собственно Э. м.), певч. голосов, традиц. инструментов. В Э. м. используются т. н. синусоидные тоны (отличаются от обычных муз. звуков отсутствием обертонов и представляют собой звуки определённой высоты, лишённые тембровой окраски), а также звуки переменной и неопределённой высоты (микротоны). Понятие Э. м. введено ок. 1950 нем. физиком В, Майер-Эплером. Э. м. создаётся в спец. студиях (первая такая студия организована в 1951 в Кёльне по инициативе инж. X. Эймерта, комп. К. Штокхаузена и др.; подобная студия в Москве, основанная Е. А. Мурзиным, существует с 1967). К созданию Э. м. обращались Эймерт, Штокхаузен, сов. композиторы Э. В. Денисов, С. А. Губайдулина, А. Г. Шнитке, Э. Н. Артемьев и др. Э. м. применяется для создания особых звуковых эффектов в муз. сопровождении к фильмам, спектаклям, радиопередачам. Ю. Н. Холопов.

ЭЛЕКТРОННАЯ ОПТИКА, теория формирования потоков электронов и управления ими с помощью электрич. и магнитных полей, а также совокупность приборов и методов исследования, основанных на использовании таких потоков. Подробнее см. в ст. Электронная и ионная оптика.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, отрасль промышленности, производящая электронные приборы (полупроводниковые, электровакуумные, пьезо-кварцевые приборы, изделия квантовой, криогенной и оптоэлектроники, интег
ральной оптики), резисторы, конденсаторы, штепсельные разъёмы и др. радиокомпоненты, специальное технологическое оборудование и аппаратуру (см. также Электроника); одна из отраслей , определяющих научно-технический прогресс.

Начало пром. произ-ва отд. видов электронных приборов относится к 1920-м гг. Ещё в 20-30-е гг. СССР имел приоритет в области создания и пром. выпуска новых типов электронных приборов: сверхвысокочастотных приборов, электроннолучевых трубок, фотоэлектронных умножителей и др. Бурное развитие Э. п. получила после 2-й мировой войны 1939 - 1945. Продукция Э. п. используется в различных областях науки и техники (космонавтика, радиофизика, кибернетика, вычислит, техника, связь, медицина и др.), при создании совр. систем управления, радиотехнич. устройств, приборов и средств автоматизации в пром-сти, с. х-ве, на транспорте и для оборонных целей.

В 1961 был создан Гос. к-т Сов. Мин. СССР по электронной технике, а в 1965 - Мин-во электронной промышленности СССР.

Э. п.- отрасль, отличающаяся высоким уровнем концентрации произ-ва, специализации и кооперирования, комплексностью развития. Крупные специализир. предприятия Э. п. выпускают широкую номенклатуру электронных изделий. Существ, роль в развитии специализации и кооперирования произ-ва играют создание типовых параметрич. рядов важнейших изделий электронной техники, разработка базовых прогрессивных конструкций и технологич. процессов, комплексная стандартизация. С развитием совр. направлений в электронике коренным образом изменилась технология изготовления электронных приборов. Традиц. приёмы обработки материалов вытесняются технологич. процессами, осн. на применении фотолитографии, электроннолучевой, плазменной и плазмохимич. обработке, диффузии, ионной имплантации. Осн. особенность применяемых в отрасли исходных материалов - их сверхвысокая чистота, т. к. наличие примесей определяет технич. и эксплуатац. характеристики электронных приборов.

Э. п. характеризуется быстрым ростом объёмов произ-ва, расширением номенклатуры полупроводниковых (особенно интегральных схем), квантовых, криоэлектронных приборов, а также приборов, осн. на акусто- и магнитоэлектронике; быстро расширяется произ-во микро-ЭВМ, цветных кинескопов, электронных калькуляторов, в т. ч. программируемых, видеомагнитофонов, электронных часов, стереосистем высшего класса, СВЧ-печей и др.

Э. п. развивается опережающими по сравнению с др. отраслями промышленности темпами. В 1966-75 объём производства увеличился в несколько раз, производительность труда - более чем в 4 раза. Осн. пути совершенствования произ-ва в Э. п.- комплексная механизация и автоматизация на основе создания высокопроизводит. оборудования и аппаратуры, автоматизир. линий, управляемых ЭВМ, и внедрения прогрессивных технологич. процессов, базирующихся на передовых научно-технич. достижениях.

Произ-во электронной техники получило большое развитие в зарубежных социалистич. странах. Интегральные микросхемы, полупроводниковые приборы, резисторы, кинескопы и др. выпускаются предприятиями ВНР, ГДР, ПНР, СРР, ЧССР, СФРЮ.

Значит, уровня развития достигла Э. п. в капиталистич. странах. Её отличает высокая степень монополизации и концентрации произ-ва (особенно в США). Имеются также небольшие предприятия, специализирующиеся на выпуске отд. элементов приборов, измерительной аппаратуры и др. электронных комплектующих устройств. Наиболее крупные фирмы США - "фэрчайлд камера энд инструменте", "Нэшонал семикондакторс", "Рейдио корпорейшен оф Америка", "Интел", чРокуэлл", "Тексас инструменте", "Моторола", "Мостек"; Японии-"Ниппон электрик компани", "Тосиба дэнки", "Мацусита дэнки"; ФРГ - "Си-менс", "АЭГ - Телефункен"; Италии - "СГС - АТЕС"; Великобритании - "Плесси", "Инглиш электрик", "Мал-лард"; Франции - "Томпсон - ЦСФ", "Сескозэм" (см. также Электротехнические и электронные монополии).

Лит.: Опыт организации и работы хозрасчетных объединений в промышленности. [Сб. статей], Л., 1970; Экономика электронной промышленности, М., 1976.

А. И. Шокин.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПУШКА, устройство для получения потоков (пучков) электронов в объёме, из к-poro удалён воздух (в вакууме). Электроны в Э. п. вылетают из катода и ускоряются электрич. полем (рис. 1). Испускание электронов из катода происходит гл. обр. в процессах термоэлектронной эмиссии, эмиссии из плазмы, автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия) и фотоэлектронной эмиссии. Формирование заданного распределения электронного пучка на выходе из Э. п. осуществляется подбором конфигурации ц величины электрич. и магнитного полей и является предметом электронной оптики (см. Электронная и ионная оптика). Термин "Э. п." применяют как к устройствам для формирования высокоинтенсивных электронных пучков (сильноточные Э. п.), так и к более простым совокупностям электродов для получения пучков малой интенсивности (используемых в клистронах, магнетронах, электроннолучевых приборах); последние часто наз. электронными прожекторами. Конструкции и параметры слаботочных Э. п. весьма разнообразны. Схема одной из них приведена на рис. 2. Э. п. находят широкое применение в технике и науч. исследованиях, в частности в телевиз. системах, электронных микроскопах, электроннооптич. преобразователях, аппаратах для плавки и сварки металлов, возбуждения газовых лазеров и т. д. Токи электронных пучков в слаботочных Э. п. могут иметь значения в пределах от десятков мка до десятков а, а энергии электронов доходить до сотен кэв.

В сильноточной Э. п., являющейся двухэлектродным прибором (диодом), генерируются электронные пучки с существенно большими токами-до 104 - 107 а, энергией ускоренных электронов до 10-20 Мэв и мощностью < 1013 вm. Обычно в сильноточной Э. п. при плотностях тока > 1 ка/см2используются холодные катоды со "взрывной эмиссией". Взрывная эмиссия возникает при нагреве и взрыве микроострий на поверхности катода током автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия). Ионизация паров приводит к формированию у поверхности катода плотной плазмы и увеличению средней плотности тока эмиссии в 103-104 раз. Прикатодная плазма расширяется к аноду со скоростью v = (2-3)*106 см/сек и замыкает состоящий из катода и анода диод за время d/v (d - расстояние катод - анод), что ограничивает длительность тока пучка через диод временами ~ 10-8 - 10-6 сек.

При малых токах и отсутствии разреженной плазмы между катодом и анодом движение электронов в сильноточной Э. п. с учётом релятивистских поправок подобно движению в слаботочной Э. п. Отличит, особенность Э. п. в режимах с большими токами состоит в сильном влиянии магнитного поля пучка на траектории электронов. Как показывает расчёт, при токе диода I > 8,5 (E / mc2) * ( R / d) (ка) (рис. 3, Е - полная энергия электронов у анода, mс2 - энергия покоя; см. Относительности теория) собств. магнитное поле потока электронов заворачивает электроны к оси этого потока и сжимает поток к центру анода. Это сжатие пучка у анода приводит к экранировке центральной области катода пространственным зарядом пучка, вследствие чего электроны испускаются гл. обр. кромкой катода, что хорошо видно на рис. 3. Эффект сжатия наиболее ярко проявляется, если пространств, заряд и его электрич. поле частично компенсируются ионами плазмы, заполняющей приосевую область диода или покрывающей поверхность анода. Плазма в диоде создаётся либо с помощью внеш. источников, либо в результате нагрева анода электронным пучком. При этом на аноде плотность тока сфокусированного пучка достигает 106- 108 а/см2, а плотность потока энергии < 1013 вm/см2. Представление о пучке в этом случае условно, т. к. поперечная скорость электронов сравнима с продольной.

Если на аноде есть слой плотной плазмы, то ионы ускоряются электрич. полем к катоду, а ток в диоде переносится и электронами, и ионами. Теория и расчёт, подтверждаемые экспериментами, предсказывают, что в результате взаимодействия магнитного поля с электронами их ток с увеличением R/d (в отличие от ионного) перестаёт нарастать. Это открывает возможность получения в сильноточных Э. п. ионных пучков с током > 106 а. Эффект подавления электронных токов на периферии диода магнитными полями, наз. магнитной изоляцией, используется в вакуумных передающих линиях, соединяющих источник питания с диодом Э. п. и выдерживающих без пробоя напряжённость электрического поля <4*106в/см.

Сильноточные Э. п. используются для нагрева плазмы, коллективного ускорения заряж. частиц, получения тормозного излучения и потоков нейтронов, генерации СВЧ-колебаний и лазерного излучения, в исследованиях по физике твёрдого тела.

Лит.: АлямовскийИ. В., Электронные пучки и электронные пушки, М., 1966; М е с я ц Г. А., Генерирование мощных наносекундных импульсов, М., 1974; Смирнов В. П., Получение сильноточных пучков электронов, "Приборы и техника эксперимента", 1977, в. 2. В. П. Смиюное.

ЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ для химического анализа (ЭСХА), то же, что фотоэлектронная спектроскопия.

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ, классическая (неквантовая) теория электромагнитных процессов, в основе к-рой лежат представления о строении вещества из электрически заряженных частиц - электронов и атомных ядер (см. Лоренца - Максвелла уравнения).

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕРАПИЯ, применение пучков ускоренных электронов с леч. целями; один из видов лучевой терапии.

ЭЛЕКТРОННАЯ ФОТОВСПЫШКА, см. в ст. Лампа-вспышка.

ЭЛЕКТРОННАЯ ФОТОГРАФИЯ, метод воспроизведения изображения объекта на фотоэлектронной эмульсии (т. н. электронно-графич. пластинка) с помощью электронных пучков, испускаемых фотокатодом, на к-рый проецируется световое изображение объекта. Э. ф. применяется в астрономии для изучения структуры слабых протяжённых объектов (туманностей, галактик) и их спектров, для исследований двойных звёзд, астро-фотометрич. измерений и др. См. также Электронная камера.

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

ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости. Э. э. возникает в случаях, когда под влиянием внеш. воздействий часть электронов тела приобретает энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера на границе тела, или если под действием электрич. поля поверхностный потенциальный барьер становится прозрачным для части электронов, обладающих внутри тела наибольшими энергиями. Э. э. может возникать при нагревании тел {термоэлектронная эмиссия), при бомбардировке электронами (вторичная электронная эмиссия), ионами (ионно-электронная эмиссия) или фотонами (фотоэлектронная эмиссия). В определённых условиях (напр., при пропускании тока через полупроводник с высокой подвижностью электронов или при приложении к нему сильного импульса электрич. поля) электроны проводимости могут "нагреваться" значительно сильнее, чем кристаллич. решётка, и часть из них может покинуть тело (эмиссия горячих электронов).

Для наблюдения Э. э. необходимо создать у поверхности тела (эмиттера) внеш. ускоряющее электроны электрич. поле, к-рое "отсасывает" электроны от поверхности эмиттера. Если это поле достаточно велико (> 102 в/см), то оно уменьшает высоту потенциального барьера на границе тела и соответственно работу выхода (Шотки эффект), в результате чего Э. э. возрастает. В сильных электрич. полях (~107в/см) поверхностный потенциальный барьер становится очень тонким и возникает туннельное "просачивание" электронов сквозь него (туннельная эмиссия), иногда наз. также автоэлектронной эмиссией. В результате одноврем. воздействия 2 или более факторов может возникать термоавто- или фотоавтоэлектронная эмиссия. В очень сильных импульсных электрич. полях (~ 5*107в/см) туннельная эмиссия приводит к быстрому разрушению (взрыву) микроострий на поверхности эмиттера и к образованию вблизи поверхности плотной плазмы. Взаимодействие этой плазмы с поверхностью эмиттера вызывает резкое увеличение тока Э. э. до 106 а при длительности импульсов тока в неск. десятков нсек (взрывная эмисси я). При каждом импульсе тока происходит перенос микроколичеств (~ 10-11 г) вещества эмиттера на анод.

Лит.: Добрецов Л. Н., Г о м о юn н о в а М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Бугаев С. П., Воронцов-Вельяминов П. Н., Искольд-с к и и А. М., Месяц С. А., П р о с к у р о в с к и и Д. И., Ф у р с е и Г. Н., Явление взрывной электронной эмиссии, в сб.: Открытия в СССР 1976 года, М., 1977.

Т. М. ЛиАшиц.

ЭЛЕКТРОННОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, устройство для преобразования акустич. сигналов в электрические. Э. п. представляет собой электроннолучевой прибор с экраном в виде металлич. диска с отверстиями, в к-рые впаяны тонкие остеклованные (для изоляции от диска) проволочки. Внутренняя поверхность диска отшлифована и покрыта слоем диэлектрика с большим коэфф. вторичной эмиссии. С внеш. стороны диска проволочки электрически соединены с элементами матрицы из пьезоэлектрич. материала. Под действием акустич. волны на элементах матрицы возникают электрич. потенциалы, к-рые по проволочкам передаются на внутр. поверхность диска (экрана), при этом распределение зарядов на слое диэлектрика соответствует распределению амплитуд звукового давления в плоскости матрицы. Электронный луч, обегая поочерёдно все участки экрана (так же, как в передающей телевиз. трубке), "считывает" электронное изображение акустич. поля и преобразует его в последовательность электрич. сигналов.

Э. п. используют в устройствах ультразвуковой дефектоскопии и подводного звуковидения, в приборах мед. диагностики, как быстродействующие электронные коммутаторы и т. д.

Лит.: Грасюк Д. С. [и др.], Ультразвуковой интроскоп с новым электронно-акустическим преобразователем "У-55", "Акустический журнал", 1965, т. 11, в. 4; Прохоров В. Г., Семенов С. П., О построении систем акустической голографии, в сб.: Современное состояние и перспективы развития голографии, Л., 1974. В. Д. Свет.

ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНАЯ ЖИДКОСТЬ, конденсированное состояние неравновесной электронно-дырочной плазмы в полупроводниках (см. Плазма твёрдых тел). Э.-д. ж. образуется, когда концентрация электронов и дырок (свободных или связанных в экситоны) превышает нек-рое, зависящее от темп-ры критич. значение пкр. Эта концентрация легко достигается с помощью инжекции носителей, освещения полупроводника и т. п. При достижении пкр система неравновесных носителей тока претерпевает фазовый переход, подобный переходу газ - жидкость, в результате к-рого она расслаивается на две фазы: капли относительно плотной Э.-д. ж., окружённые газом экситонов, и свободных носителей. При этом плотность и кристаллич. структура полупроводника практически не затрагиваются. В отличие от обычных жидкостей, в Э.-д. ж. отсутствуют тяжёлые частицы (ионы, атомные ядра). Поэтому Э.-д. ж. обладает сильно выраженными квантовыми свойствами: она не может кристаллизоваться, а остаётся жидкостью вплоть до самых низких темп-р (см. Квантовая жидкость); она не может быть жидкостью молекулярного типа, т. е. состоять из экситонов или экситонных молекул, а состоит из квазисвободных электронов и дырок, т. е. подобна жидкому металлу.

Кулоновское взаимодействие, связывающее частицы в Э.-д. ж., ослаблено диэлектрич. проницаемостью кристалла. Поэтому по сравнению с обычными жидкостями энергии связи частиц Л и их концентрации по в Э.-д. ж. весьма малы (Е0 ~ 10-2 - 10-1эв, n0 ~ 1017 - 1019см~3). Область температур Т, при к-рых возможно существование Э.-д. ж., по порядку величины определяется соотношением: Т <= (0,1E о/к) ~ 10-100К (к - Болъцмана постоянная).

Диаметр капель обычно ~ 1-10 мкм, однако удаётся наблюдать капли с диаметрами до 1 мм. Капли можно ускорять до скоростей порядка скорости звука в кристалле, т. е. это подвижные области высокой металлич. проводимости Внутри практически не проводящего (при низких Т) кристалла. Э.-д. ж. можно рассматривать как устойчивые макроскопич. "сгустки" введённой в кристалл энергии возбуждения. Эта энергия выделяется в процессе рекомбинации электронов и дырок частично в виде электромагнитного излучения (излучательные переходы), так что Э.-д. ж. являются интенсивными источниками света. Э.-д. ж. наиболее полно изучена в Ge и Si, однако есть указания на её существование и в др. полупроводниках. Лит. см. при ст. Экситон.

Л. В. Келдыш.

ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД (р - и-переход), область полупроводника, в к-рой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной п к дырочной р). Поскольку в р-области Э.-д. п. концентрация дырок гораздо выше, чем в w-области, дырки из р-области стремятся диффундировать в электронную область. Электроны диффундируют в р-область. Однако после ухода дырок в р-области остаются отрицательно заряженные акцепторные атомы, а после ухода электронов в "-области - положительно заряженные донорные атомы. Т. к. акцепторные и донорные атомы неподвижны, то в области Э.-д. п. образуется двойной слой пространственного заряда - отрицательные заряды в р-области и положит, заряды в n-области (рис. 1).

Возникающее при этом контактное электрич. поле по величине и направлению таково, что оно противодействует диффузии свободных носителей тока через Э.-д. п.; в условиях теплового равновесия при отсутствии внеш. электрич. напряжения полный ток через Э.-д. п. равен нулю. Т. о., в Э.-д. п. существует динамич. равновесие, при к-ром небольшой ток, создаваемый неосновными носителями (электронами в р-области и дырками в n-области), течёт к Э.-д. п. и проходит через него под действием контактного поля, а равный по величине ток, создаваемый диффузией осн. носителей (электронами в я-области и дырками в р-области), протекает через Э.-д. п. в обратном направлении. При этом осн. носителям приходится преодолевать контактное поле (потенциальный барьер). Разность потенциалов, возникающая между р- и и-областями из-за наличия контактного поля (контактная разность потенциалов или высота потенциального барьера), обычно составляет десятые доли вольта.

Внешнее электрич. поле изменяет высоту потенциального барьера и нарушает равновесие потоков носителей тока через него. Если положит, потенциал приложен к р-области, то внеш. поле направлено против контактного, т. е. потенциальный барьер понижается (прямое смещение). В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число осн. носителей, способных преодолеть потенциальный барьер. Концентрация неосновных носителей по обе стороны Э.-д. п. увеличивается (инжекция неосновных носителей), одновременно в р- и и-области через контакты входят равные количества осн. носителей, вызывающих нейтрализацию зарядов инжектированных носителей. В результате возрастает скорость рекомбинации и появляется отличный от нуля ток через Э.-д. п. При повышении приложенного напряжения этот ток экспоненциально возрастает. Наоборот, приложение положит, потенциала к п-области (обратное смещение) приводит к повышению потенциального барьера. При этом диффузия осн. носителей через Э.-д. п. становится пренебрежимо малой.

В то же время потоки неосновных носителей не изменяются, поскольку для них барьера не существует. Потоки неосковных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через Э.-д. п. течёт ток h (ток насыщения), к-рый обычно мал и почти не зависит от приложенного напряжения. Т. о., зависимость тока I через Э.-д. п. or приложенного напряжения U (вольтам-перная характеристика) обладает резко выраженной нелинейностью (рис. 2). При изменении знака напряжения ток через Э.-д. п. может меняться в 105- 106 раз. Благодаря этому Э.-д. п. является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменных токов (см. Полупроводниковый диод). Зависимость сопротивления Э.-д. п. от U позволяет использовать Э.-д. п. в качестве регулируемого сопротивления (вариатора).

При подаче на Э.-д. п. достаточно высокого обратного смещения U = Unp возникает электрич. пробой, при к-ром протекает большой обратный ток (рис. 2). Различают лавинный пробой, когда на длине свободного пробега в области объёмного заряда носитель приобретает энергию, достаточную для ионизации кристаллич. решётки, туннельный (зинеровский) пробой, возникающий при туннелирова-нии носителей сквозь барьер (см. Туннельный эффект), и тепловой пробой, связанный с недостаточностью теплоотвода от Э.-д. п., работающего в режиме больших токов.

От приложенного напряжения зависит не только проводимость, но и ёмкость Э.-д. п. Действительно, повышение потенциального барьера при обратном смещении означает увеличение разности потенциалов между п- и р-областями полупроводника и, отсюда, увеличение их объёмных зарядов. Поскольку объёмные заряды являются неподвижными и связанными с кристаллич. решёткой ионами доноров и акцепторов, увеличение объёмного заряда может быть обусловлено только расширением его области и, следовательно, уменьшением ёмкости Э.-д. п. При прямом смещении к ёмкости слоя объёмного заряда (наз. также зарядной ёмкостью) добавляется т. н. диффузионная ёмкость, обусловленная тем, что увеличение напряжения на Э.-д. п. приводит к увеличению концентрации неосновных носителей, т. е. к изменению заряда. Зависимость ёмкости от приложенного напряжения позволяет использовать Э.-д. п. в качестве варактора - прибора, ёмкостью к-рого можно управлять, меняя напряжение смещения (см. Параметрический полупроводниковый диод).

Помимо использования нелинейности вольтамперной характеристики и зависимости ёмкости от напряжения, Э.-д. п. находит многообразные применения, основанные на зависимости контактной разности потенциалов и тока насыщения от концентрации неосновных носителей. Их концентрация существенно изменяется при различных внеш. воздействиях - тепловых, механических, оптических и др На этом основаны различного рода датчики: темп-ры, давления, ионизирующих излучений и т. д. Э.-д. п. использу; ется также для преобразования световой энергии в электрическую (см. Солнечная батарея).

Э.-д. п. являются основой разного рода полупроводниковых диодов, а также входят в качестве составных элементов в более сложные полупроводниковые приборы - транзисторы, тиристоры и т. д. Инжекция и последующая рекомбинация неосновных носителей в Э.-д. п. используются в светоизлучающих диодах и инжекционных лазерах.

Э.-д. п. может быть создан различными путями: 1) в объёме одного и того же полупроводникового материала, легированного в одной части донорной примесью (р-область), а в другой - акцепторной (n-область); 2) на границе двух различных полупроводников с разными типами проводимости (см. Полупроводниковый гетеропереход); 3) вблизи контакта полупроводника с металлом, если ширина запрещённой зоны полупроводника меньше разности работ выхода полупроводника и металла; 4) приложением к поверхности полупроводника с электронной (дырочной) проводимостью достаточно большого отрицат. (положит.) потенциала, под действием к-рого у поверхности образуется область с дырочной (электродной) проводимостью (инверсный слой).

Если Э.-д. п. получают вплавлением примесей в монокристаллич. полупроводник (напр., акцепторной примеси в кристалл с проводимостью и-типа), то переход от п- к р-области происходит скачком (резкий Э.-д. п.). Если используется диф; фузия примесей, то образуется плавный Э.-д. п. Плавные Э.-д. п. можно получать также выращиванием монокристалла из расплава, в к-ром постепенно изменяют содержание и характер примесей. ПОЛУЧИЛ распространение метод ионного внедрения примесных атомов, позволяющий создавать Э.-д. п. заданного профиля. Лит.: С т и л ь б а н с Л. С., Физика полупроводников, М., 1967; П и к у с Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965; Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов, 2 изд., М , 1970; СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение, пер. с англ., М., 1972; Бонч-Бруевич В. Л., К а л а ш н н к о в С. Г., Физика полупроводников, М., 1977. Э. М. Эпштеин.

ЭЛЕКТРОННОЕ ЗЕРКАЛО, электрическая или магнитная система, отражающая пучки электронов и предназначенная либо для получения с помощью таких пучков электроннооптических изображений, либо для изменения направления движения электронов. В значит, своей части Э. з.- системы, симметричные относительно нек-рой оси (см. Электронная и ионная оптика). Электростатич. осесимметричные Э. з. (рис. 1) используют для создания правильных электроннооптических изображений объектов. Если последний электрод такого Э. з. сплошной и электроны меняют направление движения непосредственно вблизи его поверхности, то можно получить увеличенное изображение микрорельефа этой поверхности. В зеркальном микроскопе используется именно это свойство Э. з. Цилиндрические Э. з. с "двухмерным" (оно не зависит от координаты х) электрическим (рис. 2) или магнитным полем применяют для изменения направления электронных пучков причём для электронов, движущихся в средней плоскости зеркала, угол падения равен углу отражения, подобно тому как это имеет место при отражении луча света от оптич. зеркала. Т. н. трансаксиальные Э. з. (рис. 3, 4) отличаются малыми аберрациями (погрешностями изображений) в направлении, параллельном средней плоскости Э. з.

Лит.: Г лазер В., Основы электронной оптики, пер. с нем.,, М, 1957; К е л ь м а н В. М., Я в о р С. Я., Электронная оптика, 3 изд., 1968. В. М. Кельман, И. В. Родникова.

ЭЛЕКТРОННОЕ КОПИРОВАНИЕ, электронно-искровое, электроискровое, процесс копирования документов, основанный на использовании теплового действия электрич. (искрового) разряда. Э. к. применяют преим. при изготовлении ротаторных (трафаретных) и реже офсетных печатных форм для оперативной полиграфии. Э. к. осуществляется в электронно-искровых копировальных аппаратах (рис.). В аппарате листовой оригинал (чёрно-белый или цветной, выполненный карандашом, тушью, машинописным или типографским способом) и заготовку для печатной формы - пластикатную электропроводную плёнку - закрепляют на роторе (металлич. цилиндре). При вращении ротора и равномерном перемещении оптич. головки участки оригинала поочерёдно проходят под оптич. головкой, в к-рой размещаются осветитель и фотоэлемент. Луч света, формируемый осветителем, отражается от поверхности оригинала (при этом интенсивность светового потока меняется в зависимости от отражат. способности участка, над к-рым проходит головка) и попадает на фотоэлемент, где световой поток преобразуется в электрич. сигнал, к-рый после усиления поступает на игольчатый электрод, перемещающийся синхронно с оптич. головкой. Между электродом и поверхностью ротора возникает искровой разряд, прожигающий в заготовке отверстия в местах, соответствующих тёмным участкам изображения оригинала. Процесс изготовления копии длится 5-10 мин. Разрешающая способность электронно-искровых копировальных аппаратов 60-240 линий на 1 мм.

Лит.: А л ф е р о в А. В., Р е з н и к И. С., Шорин В. Г., Оргатехника, М., 1973.

А. В. Алфёров.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ОБРАБОТКА, см.в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ПЕЧЬ, разновидность электрической печи, в к-рой электрич. энергия преобразуется в тепловую непосредственно в расплавляемом металле в результате соударения с ним электронов, вылетающих из электронной пушки. Электроны разгоняются электрич. полем высокого напряжения (10- 35 кв) в условиях низкого давления (ниже 10 мн/м2). Э. п., применяемые в металлургии чистых металлов и сплавов, состоят из след, узлов и систем (рис.): излучатель электронов (электронная пушка) с катодом, ускоряющим анодом и магнитной фокусирующей системой; плавильная камера со шлюзовыми устройствами и кристаллизатором (изложницей или тиглем) для металла; вакуумная система; механизмы перемещения переплавляемого металла; блок электропитания с системой автоматич. регулирования. Переплавляемый металл подаётся в Э. п. (через вакуумный затвор) в виде т. н. расходуемого электрода, слитка, монокристалла, порошка и т. д. Расплавленный металл стекает каплями либо в водоохлаждаемый кристаллизатор - изложницу (при наплавлении слитка) или тигель (при плавке в гарнисаже с целью получения фасонных отливок и при выращивании монокристаллов),- либо в холодные водоохлаждаемые подовые ёмкости (при рафинировании жидкого металла). В пром-сти работают Э. п. мощностью более 1 Мет для переплава слитков стали диаметром до 1000 мм, жаропрочных сплавов - до 500 мм, тугоплавких металлов - до 280 мм. Электрич. кпд Э. п. 0,6-0,8. Удельный расход электроэнергии 1-2 для стали, 10-15 для ниобия, тантала, молибдена и 20-40квт * ч/кг для вольфрама. Проектируют (1978) Э. п. мощностью до 7,2 Мет для переплава стальных слитков диаметром до 2000 мм (с холодным подом).

Лит.: Электронные плавильные печи, М., 1971; Егоров А. В..Моржин А. Ф., Электрические печи, М., 1975.

А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ПЛАВКА, плавка в электроннолучевой печи, происходящая при высокой темп-ре и глубоком вакууме, что обеспечивает протекание мн. реакций рафинирования, невозможных в иных условиях (напр., при вакуумной дуговой плавке и индукционной плавке в тиглях из тугоплавких окислов). Применяется для получения особо чистых тугоплавких металлов и сплавов, крупных слитков из стали и сплавов для деталей ответств. назначения и в др. случаях. Осн. достоинства Э. п.: регулирование в широких пределах скорости наплавления, определяющей благоприятную для последующей обработки макроструктуру слитка; возможность высокого перегрева металлов, позволяющего в сочетании с глубоким вакуумом удалить вредные примеси (напр., цветные металлы); глубокая дегазация металла в вакууме; отсутствие контакта жидкого металла с загрязняющей его футеровкой; переплав практически любой шихты и возобновление процесса плавки после случайного перерыва без ухудшения качества слитка. При получении слитков большой массы (неск. десятков т) важное достоинство процесса - возможность переплава сравнительно небольших заготовок, попеременно подаваемых в зону плавления. Жидкий металл поступает в кристаллизатор либо непосредственное переплавляемой заготовки, либо из промежуточной ёмкости, где он дополнительно рафинируется. В результате Э. п. в 2-4 раза снижается содержание газовых примесей и неметаллических включений, повышаются плотность металла, изотропность его свойств. Ответственные изделия, напр, роторы мощных паровых турбин, изготовленные из металла, выплавленного в электроннолучевой печи, обладают вдвое более высоким сопротивлением хрупкому разрушению по сравнению с ротором из стали, выплавленной, напр., в обычной дуговой печи, и, следовательно, более надёжны.

Лит.: Введение в технологию электроннолучевых процессов, пер. с англ., [М.], 1965. Я. М. Васильев.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ СВАРКА, см. в ст. Сварка.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ТРУБКА (ЭЛТ), обобщённое название ряда электроннолучевых приборов, предназначенных для различного рода преобразований электрич. или световых сигналов. ЭЛТ, служащие для преобразования электрич. сигналов в видимые изображения, в зависимости от их функционального назначения делятся на приёмные телевиз. трубки (кинескопы); осциллографические электроннолучевые трубки; знакопечатающие электроннолучевые трубки; индикаторные трубки, используемые в радиолокационных станциях (см. Индикатор); отображения информации устройства (в т. ч. трубки с памятью - потенциалоскопы) и др. Преобразование световых изображений в телевиз. сигналы осуществляется передающими телевизионными трубками. Существуют ЭЛТ, в к-рых как входные, так и выходные сигналы представлены в форме электрич. сигналов; в таких ЭЛТ выходные сигналы отражают тот или иной вид преобразования, производимого над входными: математич. обработку, задержку во времени, изменение порядка следования или частотного спектра и т. д.

Лит.: Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972. В. Л. Герус.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, электроннолучевой коммутатор, электроннолучевой прибор, служащий для безынерционного переключения слаботочных электрич. цепей. Основан на управлении положением электронного- луча (пучка электронов), к-рый может в заданной последовательности направляться на изолированные друг от друга электроды - ламели, подключённые к внеш. цепям. Ток электронного луча может при этом управляться внеш. сигналом. Большого распространения не получил. В нек-рых случаях функции Э. п. успешно выполняются трохотроном.

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ (ЭЛП), класс электровакуумных электронных приборов, предназначенных для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрич. или световых сигналов; отличит, особенность таких приборов - использование потока электронов, сконцентрированных (сфокусированных) в узкий пучок (электронный луч), управляемый как по интенсивности, так и по положению в пространстве. 3 простейшем случае (рис. 1) пучок формируется электронной пушкой; управляется по интенсивности изменением потенциала управляющего электрода (модулятора); отклоняется в двух взаимноперпендикулярных направлениях с помощью поперечных по отношению к оси ЭЛП электрич. или магнитных полей, создаваемых отклоняющими пластинами или внешними по отношению к ЭЛП магнитными катушками; направляется в ту или иную точку двумерной мишени. Взаимодействие пучка с мишенью обеспечивает преобразование сигналов в зависимости от свойств и структуры мишени.

Если мишень ЭЛП представляет собой люминесцентный экран, изготовленный из люминофоров (светящихся при бомбардировке их электронами), то такой ЭЛП способен преобразовывать временные последовательности электрич. сигналов в двумерное распределение яркости свечения экрана, т. е. визуализировать электрич. сигналы. Возможны 2 способа такой визуализации. При 1-м способе отображаемые электрич. сигналы поступают на отклоняющие пластины или катушки и управляют положением пучка на экране; в результате на экране создаётся графич. изображение сигналов. Напр., если к горизонтально отклоняющим пластинам приложить линейно изменяющееся напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, а на пластины вертикального отклонения подать изучаемый переменный электрич. сигнал, то на экране вычерчивается осциллограмма этого сигнала в прямоугольной системе координат. ЭЛП, предназначенные для реализации такого режима, наз. осциллографическими электроннолучевыми трубками. Если управлять положением луча одновременно по двум направлениям (горизонтальному и вертикальному) специально сформированными сигналами, то можно получать на экране чертежи, цифры, буквы и иные символы, несущие соответствующую информацию. Такие ЭЛП используются, в частности, в отображения информации устройствах. Разновидность ЭЛП для отображения знаков - знакопечатающие электроннолучевые трубки. При 2-м способе электронный луч перемещается по поверхности экрана по определённому закону; в процессе отклонения (развёртки) входной сигнал поступает на управляющий электрод, изменяет интенсивность луча и, следовательно, яркость свечения различных точек экрана, создавая на нём полутоновое изображение, соответствующее последовательности электрич. сигналов. На этом принципе основано действие таких ЭЛП, как кинескоп (преобразует телевиз. сигнал в телевнз. изображение), и и д и к а т о р н а я электроннолучевая трубка (применяется, напр., для создания радиолокац. изображения).

Если в качестве мишени использовать светочувствит. слой, изменяющий свои электрич. свойства (напр., электропроводность) под действием света, то ЭЛП с такими мишенями способны осуществлять обратное преобразование двумерного оптич. изображения в последовательность телевиз. сигналов. При проецировании на такую мишень передаваемого изображения происходят локальные изменения потенциала поверхности слоя, что приводит к изменению тока, протекающего через слой, в процессе сканирования мишени электронным лучом постоянной интенсивности по принятому в телевидении закону развёртки. Эти изменения тока во времени и представляют собой телевиз. сигнал. ЭЛП, предназначенные для такого преобразования, наз. передающими телевизионными трубками.

Существуют ЭЛП, в к-рых управляемый по интенсивности входным сигналом пучок изменяет к.-л. оптич. свойство мишени, что в процессе отклонения луча приводит к локальным изменениям (модуляции) светового потока от интенсивного внеш. источника света, равномерно освещающего поверхность мишени (рис. 2). Промодулированный световой поток создаёт оптич. изображение, проецируемое с помощью объектива на большой экран (см., напр., Проекционное телевидение). Такие ЭЛП наз. светоклапанными; в них для модуляции света посредством воздействия электронов на вещество используют эффекты окрашивания нек-рых кристаллов (см. Скиатрон), деформацию масляных, термопластич. или иных пленок, электро-оптич. эффекты в кристаллах и др.

Существуют ЭЛП с мишенями, представляющими собой диэлектрич. слой на электропроводящей подложке. С помощью электронного луча на такой мишени можно накапливать электрические заряды. Последовательность входных электрических сигналов преобразуется в процессе развёртки в зарядный (потенциальный) рельеф на мишени, который сохраняется в течение необходимого промежутка времени. Этот процесс наз. записью сигналов. Закодированная таким способом информация может быть снова воспроизведена в форме выходных электрич. сигналов при повторном сканировании мишени тем же или др. электронным лучом. Этот обратный процесс наз. считыванием. Изменение скорости развёртки при считывании по отношению к скорости при записи позволяет изменить частотный спектр выходных сигналов по сравнению с входными при передаче информации по узкополосным каналам связи. Изменением закона развёртки при считывании можно изменять порядок следования сигналов, что важно, напр., при преобразовании радиолокац. сигнала в телевизионный. Многократное накопление перед считыванием периодич. сигналов, сопровождаемых случайными сигналами (помехами), позволяет увеличить отношение полезного сигнала к помехе. ЭЛП с такими мишенями позволяют также запоминать сигналы и воспроизводить их с задержкой во времени, сравнивать их с последующими сигналами или многократно воспроизводить однократно записанный сигнал. ЭЛП с диэлектрич. мишенями получили назв. запоминающих электроннолучевых трубок. Возможно сочетание диэлектрич. мишеней с люминесцентным экраном в одном ЭЛП для создания запоминаемого видимого изображения (см. Потенциалоскоп). Такие ЭЛП используются для осциллографпрования однократных процессов, создания яркого немерцающего изображения и др. целей.

Особую группу составляют ЭЛП для мгновенного преобразования электрич. сигналов с помощью металлич. мишеней различной структуры. В принадлежащих к этой группе т. н. функциональных ЭЛП плоская мишень имеет множество отверстий, расположенных таким образом, что прозрачность мишени является заданной функцией z = f(x, у) координат х и у мишени. При подаче на обе пары отклоняющих пластин двух независимых электрич. сигналов Ux и Uy , под действием к-рых луч отклоняется на мишени в точку с координатами х и у.в цепи расположенного за мишенью коллектора прошедших сквозь мишень электронов регистрируется выходной сигнал z. Каждый тип функциональных ЭЛП предназначен для реализации к.-л. одной функциональной зависимости (напр.,
30-06-1.jpg

и др.;. ьозможно последоват. соединение неск. функциональных ЭЛП. С помощью металлич. мишени с расположенными по особому закону прямоугольными отверстиями можно преобразовывать аналоговый сигнал в дискретный в форме последоват. или параллельной серии импульсов двоичного кода. ЭЛП с такими мишенями наз. кодирующими (см. Кодирующее устройство). Если мишень разделить на ряд изолированных друг от друга секторов, то ЭЛП с такой мишенью можно использовать в качестве коммутатора слаботочных электрич. цепей (см. Электроннолучевой переключатель),

В зависимости от назначения и принципа действия ЭЛП могут иметь не одну, а неск. электронных пушек и отличаться от простейших значит, конструктивной сложностью при сохранении, однако, осн. принципа - взаимодействия управляемых электронных потоков с мишенями.

Лит.: Шерстнев Л. Г., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1971; Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972; Денбновецкий С. В., Семенов Г. Ф., Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации, М., 1973. В.Л.Герус.

ЭЛЕКТРОННООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах) в видимое либо для увеличения (усиления) яркости видимого изображения. В основе действия ЭОП лежит преобразование оптич. или рентгеновского изображения в электронное, осуществляемое с помощью фотокатода, и затем электронного изображения в световое (видимое), получаемое на катодолюминесцентном экране (см. Катодо-люминвсценция, Люминофоры). В ЭОП (см. рис.) изображение объекта проецируется (с помощью объектива) на фотокатод (при использовании рентгеновских лучей теневое изображение объекта проецируется на фотокатод непосредственно). Излучение от объекта вызывает фотоэлектронную эмиссию с поверхности фотокатода, причём величина эмиссии с различных участков последнего изменяется в соответствии с распределением яркости спроецированного на него изображения. Фотоэлектроны ускоряются электрич. полем на участке между фотокатодом и экраном, фокусируются с помощью электрич. или (и) магнитного поля (образующего электронную линзу) и бомбардируют экран, вызывая его люминесценцию. Интенсивность свечения отд. точек экрана зависит от плотности потока фотоэлектронов, вследствие чего на экране возникает видимое изображение объекта. Различают ЭОП одно- и многокамерные (каскадные); последние представляют собой такое последоват. соединение двух или более однокамерных ЭОП, при к-ром световой поток с экрана первого ЭОП (каскада) направляется на фотокатод второго и т. д.

Осн. характеристики ЭОП: 1) интегральная чувствительность (ИЧ) - отношение фототока к интенсивности падающего на фотокатод излучения; определяется гл. обр. свойствами используемого в ЭОП фотокатода; напр., у ЭОП с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом, применяемого для преобразования изображения в инфракрасных лучах (с дл. волн 0,78-1,5 мкм), ИЧ достигает 70 мка/лм; многощелочной фотокатод (состоит из соединений Sb с Cs и Sb с К и Na), используемый в ЭОП для усиления яркости видимого изображения, обеспечивает ИЧ до 103мка/лм;

2) разрешающая способность, определяемая макс, кол-вом раздельно видимых штрихов изображения на участке экрана дл. 1 мм; лежит в пределах 25-60 и более штрихов на 1 мм;

3) коэффициент преобразования - отношение излучаемого экраном светового потока к лучистому потоку, падающему от объекта на фотокатод; у однокамерных ЭОП составляет неск. тыс., у каскадных - 10б и более.

Осн. недостатки каскадных ЭОП - малая разрешающая способность и сравнительно высокий темновой фон, приводящие к ухудшению качества изображения. Последний недостаток устранён в ЭОП с микроканальным усилителем, предложенным в 1940 сов. инж. И. Ф. Песьяцким. В ЭОП этого типа на пути фотоэлектронов располагается стеклянная пластина, пронизанная множеством каналов диаметром 15- 25 мкм; внутр. стенки каналов покрыты материалом с высоким коэфф. вторичной электронной эмиссии. К пластине прикладывают напряжение в неск. кв, под действием к-рого попавшие в каналы фотоэлектроны ускоряются до энергий, достаточных для возникновения вторичной электронной эмиссии из стенок каналов, что позволяет усилить первичный электронный поток в 105-106 раз. Электроны из каждого канала попадают в соответствующую точку экрана, формируя видимое изображение. В микроканальных ЭОП отпадает необходимость применения электронной фокусировки.

Большой вклад в разработку ЭОП различных типов внесли сов. учёные П. В. Тимофеев, В. В. Сорокина, М. М. Бутслов и др. И. Ф. Усольцев.

ЭОП применяются в инфракрасной технике, спектроскопии, медицине, микробиологии, кинотехнике, ядерной физике и др. областях науки и техники. В кон. 40-х гг. с помощью инфракрасного ЭОП с длинноволновой границей чувствительности 1,1 мкм были сфотографированы спектр ночного неба и невидимая область центр, части нашей Галактики, что стимулировало широкое использование ЭОП в астрономии.

Совр. многокамерные ЭОП позволяют регистрировать на фотоэмульсии световые вспышки {сцинтилляции) от одного электрона, испускаемого входным фстокатодом. Но наряду с этим при наблюдениях слабых (слабоизлучающих или слабоосвещённых) небесных объектов возможно накопление сигналов о таких вспышках в памяти ЭВМ. Существуют спектральные приборы, работающие на этом принципе, к-рые одповроченно регистрируют ок. тысячи элементов спектра небесного светила и столько ЖР элементов спектров сравнения; способность к накоплению информации практически ограничивается объёмом памятг ЭВМ. Такие приборы обеспечивают существенный выигрыш при наблюдении слабых объектов на фоне свечения ночного неба.

Этот выигрыш пропорционален kor кпд t, где кпд - квантовый выход приёмника (отношение числа фотоэлектронов к числу падающих квантов), t - время накопления. Посредством таких приборов может быть осуществлено суммирование изображений, получаемых с помощью неск. телескопов.

В нек-рых типах ЭОП изображение регистрируется матрицей из электроночувствит. элементов (в кол-ве 10-100), установленной вместо люминесцентного экрана. П. В. Щеглов.

Лит.: Зайдель И. Н., Куренков Г. И., Электронно-оптические преобразователи, М., 1970; Козелкин В. В., Усольцев И. Ф., Основы инфракрасной техники, 2 изд., М., 1974; Курс астрофизики и звездной астрономии, под ред. А. А. Михайлова, 3 изд., т. 1, М., 1973; Щ е г л о в П. В., Электронная телескопия, М., 1963.

ЭЛЕКТРОННОСВЕТОВОЙ ИНДИКАТОР, визуальный индикатор точной настройки лампового радиоприёмника на волну принимаемой радиостанции, установки уровня записи в ламповом магнитофоне, установки "нуля" в измерит, радиоаппаратуре; представляет собой комбинированную электронную лампу, в баллоне к-рой совмещены индикаторное устройство и усилит, лампа (обычно триод). Индикаторное устройство содержит след. элементы: люминесцентный низковольтный экран с люминофором, нанесённым либо на металлич. подложку, либо на прозрачную проводящую плёнку на стекле баллона Э. и.; электроды для формирования пучка электронов, испускаемых катодом (общим с усилит, лампой); отклоняющие (управляющие) электроды. Индицируемый сигнал после выпрямления подаётся на управляющую сетку усилит, лампы. От его величины зависит ток в анодной цепи, к-рый, в свою очередь, определяет соотношения потенциалов анода, отклоняющих электродов (соединённых с анодом внутри баллона Э. и.) и экрана (соединённого с анодом через нагрузочный резистор сопротивлением 1-2 Мом). Управляющие электроды так отклоняют электронный пучок, что, падая на экран, он высвечивает на нём две полосы, разделённые тёмным участком. Обычно режим работы Э. и. выбирают таким, что макс, сигналу соответствует макс, сближение светлых полос. М. С. Кауфман.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЗЫ, устройства, предназначенные для формирования пучков электронов, их фокусировки и получения с их помощью электроннооптических изображений объектов и деталей объектов (см. Электронная и ионная оптика, Электронный микроскоп). Устройства, с использованием к-рых совершают такие же операции над пучками ионов, наз. ионными линзами. В Э. л. и ионных линзах воздействие на электронные (ионные) пучки осуществляется электрич. или магнитными полями; эти линзы наз. соответственно электростатическими или магнитными. Э. л. классифицируют по виду симметрии их поля и по его др. характерным признакам. Терминология, применяемая для характеристики Э. л., в ряде случаев заимствована из классич. оптики световых лучей, что объясняется глубокой аналогией между последней и электронной (ионной) оптикой, а также соображениями наглядности и удобства.

Простейшей осесимметричной электростатич. Э. л. является диафрагма с круглым отверстием, поле к-рой граничит с одной или с обеих сторон с однородными электрич. полями (рис. 1). В зависимости от распределения потенциала она может служить собирающей (пучок заряж. частиц) или рассеивающей линзой. Если поля с обеих сторон осесимметричной электростатич. Э. л. отсутствуют, т. е. к ней примыкают области пространства с постоянными потенциалами V1 и V2, и если эти потенциалы различны, Э. л. наз. иммерсионной (рис. 2); при одинаковых потенциалах линза носит назв. одиночной (такая линза состоит из 3 и более электродов). В результате прохождения электронов через иммерсионную линзу их скорости изменяются, одиночные линзы оставляют эти скорости неизменными. Иммерсионные и одиночные линзы - всегда собирающие.

В нек-рых электростатич. Э. л. одним из электродов служит катод, испускающий электроны (катодные л и н з ы). Линза подобного типа ускоряет испущенные катодом электроны и формирует из них электронный пучок. Катодная Э. л., состоящая лишь из двух электродов - катода и анода, не может сфокусировать электронный пучок, и с этой целью в конструкцию линзы вводят дополнит, электрод, к-рый наз. фокусирующим (рис. 3).

Осесимметричные магнитные линзы выполняются в виде катушки из изолированной проволоки, обычно заключённой в железный панцирь для усиления и концентрации магнитного поля линзы. Для создания линз с очень малыми фокусными расстояниями необходимо максимально уменьшить протяжённость поля; с этой целью применяются полюсные наконечники (рис. 4). Поле магнитной линзы может возбуждаться также постоянным магнитом.

Электродами т. н. цилиндрич. электростатич. Э. л. служат обычно диафрагмы со щелью или пластины, расположенные симметрично относительно средней плоскости линз (рис. 5). Назв. "цилиндрические" указывает, что подобные Э. л. действуют на пучки заряж. частиц так же, как цилиндрич. светооптич. линзы на световые пучки, фокусируя их лишь в одном направлении. Классификация цилиндрич. Э. л. аналогична приведённой для осесимметричных Э. л. (существуют иммерсионные, одиночные, катодные и др. цилиндрич. Э. л.) (рис. 6). Цилиндрическими могут быть и магнитные Э. л. (обычно с железным панцирем).

Поля трансаксиальных электростатич. Э. л. (рис. 7) обладают симметрией вращения относительно оси (ось х на рис.), расположенной перпендикулярно к оптич. оси системы г. В сечениях, параллельных средней плоскости yz такой линзы, эквипотенциальные поверхности имеют форму окружностей или, если поле ограничено, их частей, как и сечения сферич. поверхностей обычных светооптич. линз. Поэтому аберрации трансаксиальной линзы в направлении, параллельном средней плоскости, сравнимы по величине с аберрациями светооптич. линз, т. е. очень малы. Линейное изображение В1 точечного или перпендикулярного к средней плоскости прямолинейного предмета практически не будет претерпевать аберрационного расширения.

Особый класс Э. л. образуют квадрупольные электростатич. и магнитные Э. л. Их поля имеют две плоскости симметрии, а векторы напряжённостей полей в области движения заряж. частиц почти перпендикулярны к их скоростям (рис. 8). Такие линзы фокусируют пучок в одном направлении и рассеивают его в другом, перпендикулярном к первому, создавая линейное изображение точечного предмета. Применяя две установленные одна за другой квадрупольные Э. л. (дублет) (рис. 9), поля к-рых повёрнуты одно по отношению к другому на 90° вокруг их общей оптич. оси, можно получить систему, собирающую пучок в двух взаимно перпендикулярных направлениях и дающую при надлежащем выборе параметров Э. л. стигматическое изображение (точка отображается точкой). Квадрупольные Э. л. могут воздействовать на пучки заряж. частиц со значительно большими энергиями, а в случае магнитных линз - и с большими массами, чем осесимметричные Э. л. Лит. см. при ст. Электронная и ионная оптика. В. М. Келъман, И. В. Родникова.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ, приборы для преобразования электромагнитной энергии одного вида в электромагнитную энергию др. вида, осуществляемого посредством взаимодействия электронов (движущихся в вакууме, газе или полупроводнике) с электромагнитными полями. К Э. п. относятся электровакуумные приборы (кроме ламп накаливания) и полупроводниковые приборы.

Протекающие в Э. п. процессы чрезвычайно разнообразны. Так, в электронных лампах и вакуумных приборах СВЧ (клистронах, магнетронах, лампах бегущей волны и т. д.) электроны, испускаемые катодом, взаимодействуют с постоянным и переменным электрич. полями. В результате взаимодействия с постоянным полем кинетич. энергия электронов увеличивается; в результате взаимодействия с переменным полем постоянный электронный поток превращается в переменный и часть кинетич. энергии электронов преобразуется в энергию электрич. колебаний. В вакуумных индикаторах и электроннолучевых приборах электроны ускоряются постоянным электрич. полем и бомбардируют мишень (напр., экран, покрытый люминофором); при взаимодействии электронов с мишенью часть их кинетич. энергии преобразуется в электромагнитную энергию (напр., световую). В вакуумных фотоэлектронных приборах (вакуумных фотоэлементах, фотоэлектронных умножителях и др.) электроны, эмиттируемые фотокатодом под действием оптич. излучения, ускоряются постоянным электрич. полем и направляются на анод. В результате энергия оптич. излучения преобразуется в энергию электрич. тока, текущего в анодной цепи такого Э. п. В рентгеновских трубках энергия электронов, ускоренных на пути от катода к аноду (антикатоду), при ударе электронов об анод частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения. В ионных приборах (газоразрядных приборах) электроны, ускоренные постоянным электрич. полем, сталкиваются с молекулами газа и либо ионизируют их, либо переводят в возбуждённое состояние. Такие газоразрядные приборы, как ртутные вентили, газотроны, тиратроны, таситроны, по принципу преобразования энергии аналогичны электровакуумным диодам и триодам; осн. отличие состоит в том, что в газоразрядных приборах ионы газа нейтрализуют пространственный заряд потока электронов и этим обеспечивают прохождение через прибор огромных токов (напр., в ртутных вентилях - до тысяч а) при сравнительно малых анодных напряжениях (15- 20 в). В газоразрядных источниках света и индикаторах газоразрядных каждая возбуждённая молекула газа при переходе в равновесное состояние излучает световую энергию. В люминесцентных лампах световую энергию излучают молекулы люминофора, возбуждённые ультрафиолетовым излучением разряда. В квантовых газоразрядных приборах (газовых лазерах, квантовых стандартах частоты и др.) возбуждённые молекулы газа, взаимодействуя с электромагнитными колебаниями, усиливают их при своём переходе в невозбуждённое состояние.

Преобразование энергии в полупроводниковых приборах основано на том, что в полупроводнике, как и в вакууме, можно создавать постоянные электрич. поля и осуществлять управление движением носителей заряда. В основе работы полупроводниковых приборов лежат след, электронные процессы и явления: эффект односторонней проводимости при протекании тока через запирающий слой электронно-дырочного перехода (р - п-перехода) или потенциального барьера на границе металл-полупроводник (см. Шотки диод); туннельный эффект; явление лавинного размножения носителей в сильных электрич. полях; акусто-, оптико-, термоэлектрич. эффекты в ди-электрич. и полупроводниковых материалах и т. д. На использовании эффекта односторонней проводимости основана работа полупроводниковых диодов. В транзисторах для усиления электрич. колебаний используют т. н. транзисторный эффект - управление током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. В Ганна диодах и лавинно-пролётных полупроводниковых диодах лавинное умножение в р - я-переходах, обусловленное ударной ионизацией атомов носителями, используется для генерации электрич. колебаний. В светоизлучающих диодах электрич. энергия преобразуется в энергию оптич. излучения на основе явления инжекционной электролюминесценции.

Э. п. находят применение в радиотехнике, автоматике, связи, вычислит, технике, астрономии, физике, медицине и т. д.- практически во всех областях науки и техники. Мировая пром-сть ежегодно выпускает (70-е гг.) св. 10 млрд. Э. п. различных наименований.

Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы. 3 изд.. М., 1960; К у ш м а н о в И. В., Васильев Н. Н., Л е-о н т ь е в А. Г., Электронные приборы, М , 1973. , В. Ф. Коваленко.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИЗМЫ, электроннооптические (соответственно ионные призмы - ионнооптические) системы, предназначенные для отклонения пучков заряженных частиц или для разделения таких частиц по энергии и массе. Э. п. получили своё назв. в рамках общей аналогии между электронной и ионной оптикой и оптикой световых лучей. Среди многочисл. типов Э. п. наиболее близкими аналогами светооптич. призм являются те Э. п., к-рые оставляют падающий на них параллельный пучок заряженных частиц параллельным и после отклонения. Простейшей электростатич. Э. п. такого типа служит телескопическая система, составленная из двух цилиндрических иммерсионных электронных линз (рис. 1). Задний линейный фокус АВ первой линзы совпадает с передним линейным фокусом второй. Электростатич. поле телескопич. системы "двухмерно" (оно не изменяется в направлении, параллельном оси х) и симметрично относительно средней плоскости ху, вблизи к-рой движутся частицы. Параллельный пучок падает на телескопич. систему под большим углом 6i к оси у и выходит под углом fh, сохраняя свою параллельность. При этом выполняется равенство
30-06-2.jpg

V1 - потенциал первого участка Э. п. и пространства перед ним, V2 - потенциал последнего участка призмы и пространства за ним. Как известно, потенциал электростатический можно определять с точностью до произвольной постоянной, принимая его равным нулю там, где это диктуется соображениями удобства. В данном случае, как и в большинстве задач электронной и ионной оптики, потенциал принимают равным нулю там, где равна нулю скорость частиц. При этом условии электроннооптич. преломления показатель
30-06-3.jpg

о., отклонение пучка заряж. частиц в телескопич. системе подчиняется закону, совершенно аналогичному Снелля закону преломления в световой оптике. Для увеличения дисперсии применяют сложную Э. п., состоящую из двух телескопич. систем, расположенных под углом друг к другу. Такие Э. п. служат диспергирующими элементами в электронных спектрометрах. В магнитной Э. п. с -"двухмерным" полем роль цилиндрич. линз играют поля рассеяния на краях магнитных полюсов. При определённом угле падения пучка на призму эти поля образуют телескопич. систему (рис. 2).

Лит.: Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, М., 1972; Кельман В. М., Я в о р С. Я., Электронная оптика, 3 изд., Л., 1968; Призменные бета-спектрометры и их применение, Вильнюс, 1971; Применение призменных бета-спектрометров, Вильнюс, 1974.

В. М. Кельман, И. В. Родникова.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕОРИИ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, теории, рассматривающие строение, физ. свойства и реакционную способность органич. соединений на основе представлений о распределении электронной плотности в атомах и молекулах, а также о смещениях её при хим. реакциях.

Э. т. возникли на рубеже 19 и 20 вв. вскоре после открытия электрона. В первых Э. т. представления о существовании электростатич. связей в неорганич. соединениях были механически перенесены на неполярные органич. соединения. Эти теории не смогли объяснить многие экспериментальные факты органич. химии и потому уступили место теориям, базирующимся на представлениях о существовании ковалентных связей (нем. учёный И. Штарк, 1908-15, Г. Льюис, 1916-23). Образование ковалентной связи, осуществляемое, по Льюису, общей для двух атомов электронной парой (дублетом), впоследствии было интерпретировано в рамках квантовой механики как эффект перекрывания электронных плотностей взаимодействующих атомов (см. Химическая связь, Валентность).

Концепция ковалентной связи оказа-яась наиболее плодотворной в органич. химии. Созданными в 20-30-е гг. на её основе Э. т. было объяснено строение большого числа органич. соединений и установлена зависимость между свойствами этих соединений и их строением, чему способствовали появившиеся в это время квантовохим. представления о различных типах ковалентной связи (см. Сигма- и пи-связи, Семиполярная связь).

Наибольшее распространение в этот период получили используемые и поныне Э. т., развивавшиеся англ, химиками Т. Лоури, Р. Робинсоном, К. Инголдом, а также Л. Политом. Введённые ими в рамках т. н. теории электронных смещений представления о статич. и динамич. смещениях электронных пар (индуктивный, мезомерный, индуктомерный и электромерный эффекты) широко используются для объяснения, а в нек-рых случаях и для предсказания свойств и реакционной способности разнообразных органич. соединений. Англ, химики предложили также классификацию органич. реакций в соответствии с механизмом электронных смещений и механизмом электростатич. ориентации реагентов при их взаимодействии - нуклеофильным, электрофильным и радикальным (см. Органическая химия, Сопряжение связей, Мезомерия, Нуклеофильные и элек-трофильные реагенты). Теория электронных смещений позволила объяснить выравнивание связей в цепях сопряжения (в частности, равноценность связей в бензоле), передачу влияния заместителя по системе сопряжённых связей, порядок замещения в ароматич. кольце при наличии в нём заместителя (см. Ароматические соединения, Ориентации правила) и многие др. закономерности, экспериментально установленные в органич. химии, напр. Марковникова правило, Эльтекова правило.

Э. т. развивались в тесной связи как с классической химического строения теорией, так и с квантовой химией, являющейся основой всех совр. электронных теорий.

Лит. см. при статьях Органическая химия. Химического строения теория, Валентность, Химическая связь.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ, часы, в к-рых источником периодич. колебаний обычно служит кварцевый генератор, а отсчёт времени производится по цифровому индикаторному устройству (на жидких кристаллах, светодиодах и т. д.). Преобразование периодич. колебаний в дискретные сигналы, управляющие цифровым индикатором, осуществляется электронным устройством, выполненным на интегральных микросхемах (напр., в наручных Э. ч.) или полупроводниковых приборах (напр., в настольных Э. ч.).

ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАХВАТ, вид радиоактивного распада ядер, при к-ром ядро захватывает электрон с одной из внутр. оболочек атома (К, L, М и др.) и одновременно испускает нейтрино. При этом ядро с массовым числом А и ат. н. Z превращается в ядро с тем же А и Z меньше на 1 : Az + е- = Az-1 + v. Образовавшуюся вакансию в электронной оболочке атома заполняют электроны с др. оболст чек, в результате чего испускается квант характеристического рентгеновского излучения атома Az-1или соответствующий электрон (Оже-электрон). Э. з. возможен, если масса (в ед. энергии) атома Az больше массы атома Az-1на величину, большую энергии связи захватываемого электрона. Если это превышение больше, чем 2 mс2 = 1,02 Мэв (m - масса покоя электрона, с - скорость света), то с Э. з. начинает конкурировать B+-распад (см. Радиоактивность).

ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП, прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, в к-ром вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30 -100 кэв и более) в условиях глубокого вакуума. Физич. основы корпускулярно-лучевых оптич. приборов были заложены в 1834 (почти за сто лет до появления Э. м.) У. Р. Гамильтоном, установившим существование аналогии между прохождением световых лучей в оптически неоднородных средах и траекториями частиц в силовых полях. Целесообразность создания Э. м. стала очевидной после выдвижения в 1924 гипотезы о волнах де Бройля, а технич. предпосылки были созданы нем. физиком X. Бушем, к-рый исследовал фокусирующие свойства осеснмметрнчных полей и разработал магнитную электронную линзу (1926). В 1928 нем. учёные М. Кнолль и Э. Руска приступили к созданию первого магнитного просвечивающего Э. м. (ПЭМ) и спустя три года получили изображение объекта, сформированное пучками электронов. В последующие годы (М. фон Арденне. Германия, 1938; В. К. Зворыкин, США, 1942) были построены первые растровые Э. м. (РЭМ), работающие по принципу сканирования (развёртывания), т. е. последовательного от точки к точке перемещения тонкого электронного пучка (зонда) по объекту. К сер. 1960-х гг. РЭМ достигли высокого технич. совершенства, и с этого времени началось их широкое применение в науч. исследованиях. ПЭМ обладают самой высокой разрешающей способностью (PC), превосходя по этому параметру световые микроскопы в неск. тыс. раз. Т. н. п р е д е л разрешения, характеризующий способность прибора отобразить раздельно мелкие максимально близко расположенные детали объекта, у ПЭМ составляет 2-3 А. При благоприятных условиях можно сфотографировать отд. тяжёлые атомы. При фотографпровашш перподич. структур, таких как атомные плоскости решёток кристаллов, удаётся реализовать разрешение менее 1 А. Столь высокие разрешения достигаются благодаря чрезвычайно малой длине волны де Бройля электронов (см. Дифракция частиц). Оптимальным диафрагмированнем [см. Диафрагма в электронной (и ионной) оптике] удаётся снизить сферическую аберрацию объектива (влияющую на PC Э. м.) при достаточно малой дифракционной ошибке. Эффективных методов коррекции аберраций в Э. м. (см. Электронная и ионная оптика) не найдено. Поэтому в ПЭМ магнитные электронные линзы (ЭЛ), обладающие меньшими аберрациями, полностью вытеснили электростатич. ЭЛ. Выпускаются ПЭМ различного назначения. Их можно разделить на 3 группы: Э. м. высокого разрешения, упрощённые ПЭМ и Э. м. с повышенным ускоряющим напряжением.

ПЭМ с высокой разрешающей способностью (2-3 А)- как правило, универсальные приборы многоцелевого назначения. С помощью дополнит, устройств и приставок в них можно наклонять объект в разных плоскостях на большие углы к оптпч. оси, нагревать, охлаждать, деформировать его, осуществлять рентгеновский структурный анализ, исследования методами электронографии и пр. Ускоряющее электроны напряжение достигает 100-125 кв, регулируется ступене-образно и отличается высокой стабильностью: за 1-3 мин оно изменяется не более чем на 1-2 миллионные доли от исходного значения. Изображение типичного ПЭМ описываемого типа приведено на рис. 1. В его оптич. системе (колонне) с помощью спец. вакуумной систем.ы создаётся глубокий вакуум (давление до 10-6 мм рт. ст.). Схема оптич. системы ПЭМ изображена на рис. 2. Пучок электронов, источником к-рых служит накалённый катод, формируется в электронной пушке и затем дважды фокусируется первым и вторым конденсорами, создающими на объекте электронное "пятно" малых размеров (при регулировке диаметр пятна может меняться от 1 до 20 мкм). После прохождения сквозь объект часть электронов рассеивается и задерживается апертурной диафрагмой. Нерассеянные электроны проходят через отверстие диафрагмы и фокусируются объективом в предметной плоскости промежуточной линзы. Здесь формируется первое увеличенное изображение. Последующие линзы создают второе, третье и т. д. изображения. Последняя проекционная линза формирует изображение на флуоресцирующем экране, к-рый светится под воздействием электронов. Увеличение Э. м. равно произведению увеличений всех линз. Степень и характер рассеяния электронов неодинаковы в различных точках объекта, т. к. толщина, плотность и хнмич. состав объекта меняются от точки к точке. Соответственно изменяется число электронов, задержанных апертурной диафрагмой после прохождения различных точек объекта, а следовательно, и плотность тока на изображении, к-рая преобразуется в световой контрастна экране. Под экраном располагается магазин с фотопластинками. При фотографировании экран убирается, и электроны воздействуют на фотоэмульсионный слой. Изображение фокусируется плавным изменением тока, возбуждающего магнитное поле объектива. Токи др. линз регулируют для изменения увеличения Э. м.

Упрощённые ПЭМ предназначены для исследований, в к-рых не требуется высокая PC. Они более просты по конструкции (включающей 1 конденсор и 2-3 линзы для увеличения изображения объекта), их отличают меньшее (обычно 60-80 кв) ускоряющее напряжение и более низкая его стабильность. PC этих приборов - от б до 15 А. Др. применения - предварит, просмотр объектов, рутинные исследования, учебные цели. Толщина объекта, к-рую можно "просветить" электронным пучком, зависит от ускоряющего напряжения. В 100-ке Э. м. изучают объекты толщиной от 10 до неск. тыс. А.

ПЭМ с повышенным ускоряющим напряжением (до 200 кв) предназначены для исследования более толстых объектов (в 2 - 3 раза толще), чем обычные ПЭМ. Их разрешающая способность достигает 3 - 5 А. Эти приборы отличаются конструкцией электронной пушки: в ней для обеспечения электрич. прочности и стабильности имеются два анода, на один из к-рых подаётся промежуточный потенциал, составляющий половину ускоряющего напряжения. Магнитодвижущая сила линз больше, чем в 100-ке ПЭМ, а сами линзы имеют увеличенные габариты и вес.

Сверхвысоковольтные Э. м. (СВЭМ) - крупногабаритные приборы (рис. 3) высотой от 5 до 15 м, с ускоряющим напряжением 0,5 - 0,65; 1 -1,5 и 3 Me. Для них строят спец. помещения. СВЭМ предназначены для исследования объектов толщиной до 1 - 10 мкм (104 -105 А). Электроны ускоряются в элек-тростатич. ускорителе (т. н. ускорителе прямого действия), расположенном в баке, заполненном электроизоляц. газом под давлением. В том же или в дополнит, баке находится высоковольтный стабилизированный источник питания. Ведутся работы по созданию СВЭМ с линейным ускорителем, в к-ром электроны ускоряются до энергий 5 -10 Мэв. При изучении тонких объектов PC СВЭМ ниже, чем у ПЭМ. В случае толстых объектов PC СВЭМ в 10 - 20 раз превосходит PC 100-ке ПЭМ.

Растровые Э. м. (РЭМ) с накаливаемым катодом предназначены для исследования массивных объектов с разрешением от 70 до 200 А. Ускоряющее напряжение в РЭМ можно регулировать в пределах от 1 до 30 - 50 кв.

Устройство растрового Э. м. показано на рис. 4. При помощи 2 или 3 ЭЛ на поверхность образца фокусируется узкий электронный зонд. Магнитные отклоняющие катушки развёртывают зонд по заданной площади на объекте. При взаимодействии электронов зонда с объектом возникает неск. видов излучений (рис. 5) - вторичные и отражённые электроны; электроны, прошедшие сквозь объект (если он тонкий); рентгеновское тормозное излучение и характеристическое излучение; световое излучение и т. д.

Любое из этих излучений может регистрироваться соответствующим коллектором, содержащим датчик, преобразующий излучение в электрич.сигналы, к-рые после усиления подаются на электроннолучевую_трубку (ЭЛТ) и модулируют её пучок. Развёртка пучка ЭЛТ производится синхронно с развёрткой электронного зонда в РЭМ, и на экране ЭЛТ наблюдается увеличенное изображение объекта. Увеличение равно отношению высоты кадра на экране ЭЛТ к ширине сканируемой поверхности объекта. Фотографируют изображение непосредственно с экрана ЭЛТ. Осн. достоинством РЭМ является высокая информативность прибора, обусловленная возможностью наблюдать изображение, используя сигналы различных датчиков. С помощью РЭМ можно исследовать микрорельеф, распределение химич. состава по объекту, р - п-переходы, производить рентгеноструктурный анализ и мн. др. Образец обычно исследуется без предварит, подготовки. РЭМ находит применение и в технологич. процессах (контроль дефектов микросхем и пр.). Высокая для РЭМ PC реализуется при формировании изображения с использованием вторичных электронов. Она определяется диаметром зоны, из к-рой эти электроны эмиттируются. Размер зоны в свою очередь зависит от диаметра зонда, свойств объекта, скорости электронов первичного пучка и т. д. При большой глубине проникновения первичных электронов вторичные процессы, развивающиеся во всех направлениях, увеличивают диаметр зоны и PC падает. Детектор вторичных электронов состоит из фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и электронно-фотонного преобразователя, осн. элементом к-рого является сцинтиллятор с двумя электродами - вытягивающим в виде сетки, находящейся под положит, потенциалом (до неск. сотен в), и ускоряющим; последний сообщает захваченным вторичным электронам энергию, необходимую для возбуждения сцинтиллятора. К ускоряющему электроду приложено напряжение ок. 10 кв\ обычно он представляет собой алюминиевое покрытие на поверхности сцинтиллятора. Число вспышек сцинтиллятора пропорционально числу вторичных электронов, выбитых в данной точке объекта. После усиления в ФЭУ и в видеоусилителе сигнал модулирует пучок ЭЛТ. Величина сигнала зависит от топографии образца, наличия локальных электрич. и магнитных микрополей, величины коэффициента вторичной электронной эмиссии, к-рый в свою очередь зависит от химич. состава образца в данной точке. Отражённые электроны регистрируются полупроводниковым (кремниевым) детектором. Контраст изображения обусловлен зависимостью коэффициента отражения от угла падения первичного пучка и атомного номера вещества. Разрешение изображения, получаемого "в отражённых электронах", ниже, чем получаемого с помощью вторичных электронов (иногда на порядок величины). Из-за прямолинейности полёта электронов к коллектору информация об отд. участках, от к-рых нет прямого пути к коллектору, теряется (возникают тени). Характери-стич. рентгеновское излучение выделяется или рентгеновским кристаллич. спектрометром или энергодисперсным датчиком- полупроводниковым детектором (обычно из чистого кремния, легированного литием). В первом случае рентгеновские кванты после отражения кристаллом спектрометра регистрируются газовым пропорциональным счётчиком, а во втором - сигнал, снимаемый с полупроводникового детектора, усиливается малошумящим усилителем (к-рый для снижения шума охлаждается жидким азотом) и последующей системой усиления. Сигнал от кристаллнч. спектрометра модулирует пучок ЭЛТ, и на экране возникает картина распределения того или иного химич. элемента по поверхности объекта. На РЭМ производят также локальный рентгеновский количеств, анализ. Энергодисперсный детектор регистрирует все элементы от Na до U при высокой чувствительности. Кристаллич. спектрометр с помощью набора кристаллов с различными межплоскостными расстояниями (см. Брэгга - Вульфа условие) перекрывает диапазон от Be до U. Существ, недостаток РЭМ - большая длительность процесса "снятия" информации при исследовании объектов. Сравнительно высокую PC можно получить, используя электронный зонд достаточно малого диаметра. Но при этом уменьшается сила тока зонда, вследствие чего резко возрастает влияние дробового эффекта, снижающего отношение полезного сигнала к шуму. Чтобы отношение "сигнал/шум" не падало ниже заданного уровня, необходимо замедлить скорость сканирования для накопления в каждой точке объекта достаточно большого числа первичных электронов (и соответствующего количества вторичных). В результате высокая PC реализуется лишь при малых скоростях развёртки. Иногда один кадр формируется в течение 10 - 15 мин.

РЭМ с автоэмиссионной пушкой обладают высокой для РЭМ PC (до 30 А). В автоэмиссионной пушке (как и в электронном проекторе) используется катод в форме острия, у вершины к-рого возникает сильное электрич. поле, вырывающее электроны из катода (см. Туннельная эмиссия). Электронная яркость пушки с автоэмиссионным катодом в 103 -104 раз выше, чем пушки с накалённым катодом. Соответственно увеличивается ток электронного зонда. Поэтому в РЭМ с автоэмиссионной пушкой осуществляют быстрые развёртки, а диаметр зонда уменьшают для повышения PC. Однако автоэмиссионный катод работает устойчиво лишь при сверхвысоком вакууме (10-9-10-11 мм рт. ст.), и это усложняет конструкцию таких РЭМ и работу на них.

Просвечивающие растровые Э. м. (ПРЭМ) обладают столь же высокой PC, как и ПЭМ. В этих приборах применяются автоэмиссионные пушки, обеспечивающие достаточно большой ток в зонде диаметром до 2 - 3 А. На рис. 6 приведено схематич. изображение ПРЭМ. Две магнитные линзы уменьшают диаметр зонда. Ниже объекта расположены детекторы - центральный и кольцевой. На первый попадают нерассеянные электроны, и после преобразования и усиления соответствующих сигналов на экране ЭЛТ появляется т. н. светлопольное изображение. На кольцевом детекторе собираются рассеянные электроны, создающие т. н. темнопольное изображение. В ПРЭМ можно исследовать более толстые объекты, чем в ПЭМ, т. к. возрастание числа неупруго рассеянных электронов с толщиной не влияет на разрешение (после объекта оптика в ПРЭМ отсутствует). С помощью анализатора энергии электроны, прошедшие сквозь объект, разделяются на упруго и неупруго рассеянные пучки. Каждый пучок попадает на свой детектор, и на ЭЛТ наблюдается соответств. изображение, содержащее дополнит, информацию о рассеивающих свойствах объекта. Высокое разрешение в ПРЭМ достигается при медленных развёртках, т. к. в зонде диаметром всего 2 - 3 А ток получается слишком малым.

Э. м. смешанного типа. Сочетание в одном приборе принципов формирования изображения с неподвижным пучком (как в ПЭМ) и сканирования тонкого зонда по объекту позволило реализовать в таком Э. м. преимущества ПЭМ, РЭМ н ПРЭМ. В наст, время во всех ПЭМ предусмотрена возможность наблюдения объектов в растровом режиме (с помощью конденсорных линз и объектива, создающих уменьшенное изображение источника электронов, к-рое сканируется по объекту отклоняющими системами). Кроме изображения, сформированного неподвижным пучком, получают растровые изображения на экранах ЭЛТ с использованием прошедших и вторичных электронов, харак-теристич. рентгеновские спектры и т. д. Оптич. система такого ПЭМ, расположенная после объекта, даёт возможность работать в режимах, неосуществимых в др. приборах. Напр., можно одновременно наблюдать электронограмму на экране ЭЛТ и изображение того же объекта на экране прибора. Эмиссионные Э. м. создают изображение объекта в электронах, к-рые эмиттирует сам объект при нагревании, бомбардировке первичным пучком электронов, освещении и при наложении сильного электрич. поля, вырывающего электроны из объекта. Эти приборы обычно имеют узкое целевое назначение.

Зеркальные Э. м. служат гл. обр. для вич зуализации электростатич. "потенциального рельефа" и магнитных микрополей на поверхности объекта. Осн. оптич. элементом прибора является электронное зеркало, причём одним из электродов служит сам объект, к-рый находится под небольшим отрицат. потенциалом относительно катода пушки. Электронный пучок направляется в зеркало и отражается полем в непосредств. близости от поверхности объекта. Зеркало формирует на экране изображение "в отражённых пучках". Микрополя возле поверхности объекта перераспределяют электроны отражённых пучков, создавая контраст на изображении, визуализирующий эти микрополя.

Перспективы развития Э. м. Повышение PC в изображениях непериодич. объектов до 1 А и более позволит регистрировать не только тяжёлые, но и лёгкие атомы и визуализировать органический мир на атомарном уровне. Для создания Э. м. с подобным разрешением повышают ускоряющее напряжение, разрабатывают ЭЛ с малыми аберрациями, в частности криогенные линзы, в к-рых используется эффект сверхпроводимости при низких темп-pax, работают над созданием методов исправления аберраций ЭЛ и т. д. Исследование механизма формирования частотно-контрастных характеристик изображения в Э. м. привело к разработке методов реконструкции изображения, к-рые осуществляются аналогично тому, как это делается в световой оптике, где подобные методы основаны на Фурье преобразованиях, а соответствующие расчёты производятся на ЭВМ.

Лит.: Eighth international congress on electron microscopy, Canberra, 1974; Стоянов П. А., М о с е е в В. В., Р о з о р е н о в а К. М., Ренский И. С., Электронный микроскоп предельного разрешения ЭМВ-100Л, "Изв. АН СССР. Сер. физическая", т. 34, 1970; Хокс П., Электронная оптика и электронная микроскопия, пер. с англ., М., 1974; Д е р к а ч В. П., К и я ш к о Г. Ф., К у х а р ч у к М. С., Электрон-нозондовые устройства, К., 1974; Стоянова И. Г., А н а с к и н И. Ф., Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972; Oatley С. W., The scanning electron microscope, Camb., 1972; G rivet P., Electron optics, 2 ed., Oxf., 1972. П. А. Стоянов.