Un cilindro Wehnelt (también conocido como tapa Wehnelt , tapa de rejilla o simplemente Wehnelt ) es un electrodo en el conjunto del cañón de electrones de algunos dispositivos termoiónicos , utilizado para enfocar y controlar el haz de electrones . Lleva el nombre de Arthur Rudolph Berthold Wehnelt , un físico alemán, que lo inventó durante los años 1902 y 1903. [1] Los cilindros Wehnelt se encuentran en los cañones de electrones de los tubos de rayos catódicos y en los microscopios electrónicos , y en otras aplicaciones en las que una delgada, Se requiere un haz de electrones bien enfocado.
Una gorra Wehnelt tiene la forma de un cilindro hueco con la parte superior descubierta. La parte inferior del cilindro tiene una abertura (agujero pasante) ubicada en su centro, con un diámetro que normalmente oscila entre 200 y 1200 µm. La cara inferior del cilindro suele estar hecha de lámina de platino o tantalio.
Un Wehnelt actúa como rejilla de control y también como lente electrostática convergente . Un emisor de electrones está colocado directamente encima de la abertura de Wehnelt y un ánodo debajo de la misma. El ánodo está polarizado a un alto voltaje positivo (normalmente de +1 kV a +30 kV) en relación con el emisor para acelerar los electrones desde el emisor hacia el ánodo, creando así un haz de electrones que pasa a través de la apertura de Wehnelt.
El Wehnelt está polarizado a un voltaje negativo (normalmente de −200 V a −300 V) en relación con el emisor, que suele ser un filamento de tungsteno o un cátodo caliente de hexaboruro de lantano (LaB 6 ) con una punta en forma de V (o puntiaguda). Este voltaje de polarización crea un campo electrostático repulsivo que suprime la emisión de electrones desde la mayoría de las áreas del cátodo.
La punta del emisor se coloca cerca de la apertura Wehnelt de modo que, cuando se aplica el voltaje de polarización apropiado al Wehnelt, una pequeña región de la punta tiene un campo eléctrico neto (debido tanto a la atracción del ánodo como a la repulsión Wehnelt) que permite la emisión solo desde esa área. de la punta. El voltaje de polarización de Wehnelt determina el área de emisión de la punta, que a su vez determina tanto la corriente del haz como el tamaño efectivo de la fuente de electrones del haz.
A medida que aumenta el voltaje de polarización negativa del Wehnelt, el área de emisión de la punta (y junto con ella, el diámetro del haz y la corriente del haz) disminuirá hasta que se vuelva tan pequeña que el haz quede "pellizcado". En funcionamiento normal, la polarización normalmente se establece ligeramente más positiva que la polarización de pellizco y se determina mediante un equilibrio entre la calidad del haz deseada y la corriente del haz.
La polarización de Wehnelt controla el enfoque del haz, así como el tamaño efectivo de la fuente de electrones, lo cual es esencial para crear un haz de electrones que debe enfocarse en un punto muy pequeño (para microscopía electrónica de barrido) o un haz muy paralelo (para difracción). . Aunque se puede obtener imágenes de una fuente más pequeña en un punto más pequeño, o en un haz más paralelo, una compensación obvia es una corriente total del haz más pequeña.