電子領(lǐng)域相關(guān)知識

平時我們所用的電腦等等一些電子產(chǎn)品雖然極大的改變提高了人類文明，但是，它們只能算是技術(shù)，而不能算科學(xué)。其實(shí)，對人類文明影響最深刻的，應(yīng)該算是基礎(chǔ)學(xué)科，（例如，數(shù)學(xué)，物理）方面的成果。

自從英國的物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了原子結(jié)構(gòu)中的電子以來，人類進(jìn)入了一個嶄新的電子時代，世界大變樣，人類文明進(jìn)入了新的紀(jì)元。2100433B

弱電一般是指音頻、視頻線路、網(wǎng)絡(luò)線路、電話線路，電壓一般在0到32V。家用電器中的電話、電腦、電視機(jī)的信號輸入（有線電視線路）、音響設(shè)備（輸出端線路）等用電器均為弱電電氣設(shè)備。

柔性電子涵蓋有機(jī)電子、塑料電子、生物電子、納米電子、印刷電子等，包括RFID、柔性顯示、有機(jī)電致發(fā)光(OLED)顯示與照明、化學(xué)與生物傳感器、柔性光伏、柔性邏輯與存儲、柔性電池、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用。隨著其快速的發(fā)展，涉及到的領(lǐng)域也進(jìn)一步擴(kuò)展，目前已經(jīng)成為交叉學(xué)科中的研究熱點(diǎn)之一。

電子的應(yīng)用領(lǐng)域很多，像電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等等。在實(shí)驗(yàn)室里，精密的尖端儀器，像四極離子阱，可以長時間約束電子，以供觀察和測量。大型托卡馬克設(shè)施，像國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，借著約束電子和離子等離子體，來實(shí)現(xiàn)受控核聚變。無線電望遠(yuǎn)鏡可以用來探測外太空的電子等離子體。

在一次美國國家航空航天局的風(fēng)洞試驗(yàn)中，電子束射向航天飛機(jī)的迷你模型，模擬返回大氣層時，航天飛機(jī)四周的游離氣體。

電子天文觀測

遠(yuǎn)距離地觀測電子的各種現(xiàn)象，主要是依靠探測電子的輻射能量。例如，在像恒星日冕一類的高能量環(huán)境里，自由電子會形成一種藉著制動輻射來輻射能量的等離子。電子氣體的等離子振蕩。是一種波動，是由電子密度的快速震蕩所產(chǎn)生的波動。這種波動會造成能量發(fā)射。天文學(xué)家可以使用無線電望遠(yuǎn)鏡來探測這能量。

電子焊接應(yīng)用

電子束科技，應(yīng)用于焊接，稱為電子束焊接。這焊接技術(shù)能夠?qū)⒏哌_(dá)107W·cm²能量密度的熱能，聚焦于直徑為0.3～1.3mm的微小區(qū)域。使用這技術(shù)，技工可以焊接更深厚的物件，限制大部分熱能于狹窄的區(qū)域，而不會改變附近物質(zhì)的材質(zhì)。為了避免物質(zhì)被氧化的可能性，電子束焊接必須在真空內(nèi)進(jìn)行。不適合使用普通方法焊接的傳導(dǎo)性物質(zhì)，可以考慮使用電子束焊接。在核子工程和航天工程里，有些高價值焊接工件不能忍受任何缺陷。這時候，工程師時常會選擇使用電子束焊接來完成任務(wù)。

電子印刷電路

電子束平版印刷術(shù)是一種分辨率小于一毫米的蝕刻半導(dǎo)體的方法。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是成本高昂、程序緩慢、必須操作于真空內(nèi)、還有，電子束在固體內(nèi)很快就會散開，很難維持聚焦。最后這缺點(diǎn)限制住分辨率不能小于10nm。因此，電子束平版印刷術(shù)主要是用來制備少數(shù)量特別的集成電路。

電子放射治療

技術(shù)使用電子束來照射物質(zhì)。這樣，可以改變物質(zhì)的物理性質(zhì)或滅除醫(yī)療物品和食品所含有的微生物。做為放射線療法的一種，直線型加速器。制備的電子束，被用來照射淺表性腫瘤。由于在被吸收之前，電子束只會穿透有限的深度（能量為5～20MeV的電子束通?？梢源┩?cm的生物體），電子束療法可以用來醫(yī)療像基底細(xì)胞癌一類的皮膚病。電子束療法也可以輔助治療，已被X-射線照射過的區(qū)域。

粒子加速器使用電場來增加電子或正子的能量，使這些粒子擁有高能量。當(dāng)這些粒子通過磁場時，它們會放射同步輻射。由于輻射的強(qiáng)度與自旋有關(guān)，因而造成了電子束的偏振。這過程稱為索克洛夫-特諾夫效應(yīng)。很多實(shí)驗(yàn)都需要使用偏振的電子束為粒子源。同步輻射也可以用來降低電子束溫度，減少粒子的動量偏差。一當(dāng)粒子達(dá)到要求的能量，使電子束和正子束發(fā)生互相碰撞與湮滅，這會引起高能量輻射發(fā)射。探測這些能量的分布，物理學(xué)家可以研究電子與正子碰撞與湮滅的物理行為。

電子成像技術(shù)

低能電子衍射技術(shù)（LEED）照射準(zhǔn)直電子束于晶體物質(zhì)，然后根據(jù)觀測到的衍射圖案，來推斷物質(zhì)結(jié)構(gòu)。這技術(shù)所使用的電子能量通常在20～200eV之間。反射高能電子衍射（RHEED)）技術(shù)以低角度照射準(zhǔn)直電子束于晶體物質(zhì)，然后搜集反射圖案，從而推斷晶體表面的資料。這技術(shù)所使用的電子的能量在8～20keV之間，入射角度為1～4°。

電子顯微鏡將聚焦的電子束入射于樣本。由于電子束與樣本的相互作用，電子的性質(zhì)會有所改變，像移動方向、相對相位和能量。細(xì)心地分析這些數(shù)據(jù)，即可得到分辨率為原子尺寸的樣本影像。使用藍(lán)色光，普通的光學(xué)顯微鏡的分辨率，因受到衍射限制，大約為200nm；相互比較，電子顯微鏡的分辨率，則是受到電子的德布羅意波長限制，對于能量為100keV的電子，分辨率大約為0.0037nm。像差修正穿透式電子顯微鏡。能夠?qū)⒎直媛式档降陀?.05nm，足夠清楚地觀測個別原子。這能力使得電子顯微鏡成為，在實(shí)驗(yàn)室里，高分辨率成像不可缺少的儀器。但是，電子顯微鏡的價錢昂貴，保養(yǎng)不易；而且由于操作時，樣品環(huán)境需要維持真空，科學(xué)家無法觀測活生物。

電子顯微鏡主要分為兩種類式：穿透式和掃描式。穿透式電子顯微鏡的操作原理類似高架式投影機(jī)，將電子束對準(zhǔn)于樣品切片發(fā)射，穿透過的電子再用透鏡投影于底片或電荷耦合元件。掃描電子顯微鏡用聚焦的電子束掃描過樣品，就好像在顯示機(jī)內(nèi)的光柵掃描。這兩種電子顯微鏡的放大率可從100倍到1 000 000倍甚至更高。應(yīng)用量子隧穿效應(yīng)，掃描隧道顯微鏡將電子從尖銳的金屬針尖隧穿至樣品表面。為了要維持穩(wěn)定的電流，針尖會隨著樣品表面的高低而移動，這樣即可得到分辨率為原子尺寸的樣本表面影像。

電子自由雷射

自由電子雷射將相對論性電子束通過一對波蕩器。每一個波蕩器是由一排交替方向的磁場的磁偶極矩組成。由于這些磁場的作用，電子會發(fā)射同步輻射；而這輻射會同調(diào)地與電子相互作用。當(dāng)頻率匹配共振頻率時，會引起輻射場的強(qiáng)烈放大。自由電子雷射能夠發(fā)射同調(diào)的高輻射率的電磁輻射，而且頻域相當(dāng)寬廣，從微波到軟X-射線。不久的將來，這儀器可以應(yīng)用于制造業(yè)、通訊業(yè)和各種醫(yī)療用途，像軟組織手術(shù)。