ЭЛЕКТРОННАЯ ОПТИКА

Раздел науки и техники, посвящённый теоретич. и эксперим. изучению формирования электронных пучков в вакууме и управлению ими с помощью статических электрич. и магн. полей. Устр-ва, создающие такие поля, в совокупности с источником электронов образуют электронно-оптическую систему. Происхождение термина «Э. о.» связано с имеющейся аналогией между движением электронов в статич. полях и распространением световых лучей в оптич. средах (см. Оптика). 

Э. о. зародилась в кон. 19 в. после создания первой электронно-лучевой трубки (нем. физик К. Ф. Браун, 1897), в которой электронный пучок отклонялся магн. полем. В 1897 англ, физик Дж. Дж. Томсон, открывший эл-н, использовал отклонение заряженных частиц статич. полями для определения уд. заряда электрона. В 1899 нем. физик И. Э. Вихерт применил для фокусировки электронного пучка в электронно-лучевом приборе магн. поле катушки с током. В 1926 нем. физик X. Буш теоретически рассмотрел движение заряженных частиц в поле катушки с током и показал, что она пригодна для получения электронно-оптич. изображений и, следовательно, является магнитной линзой. Последующая разработка магн. и электростатических линз открыла путь к созданию электронного микроскопа, электронно-оптического преобразователя и др. приборов, в которых формируются электронно-оптич. изображения объектов. Конструирование спец. ЭЛП для телевиз. и радиолокац. аппаратуры, появление и развитие СВЧ ЭВП (клистронов, ЛБВ и др.) стимулировало дальнейшее развитие Э. о. и родственной ей ионной оптики.

Совр. Э. о. делится на три раздела: геометрич. Э. о., волновая Э. о. и Э. о. пучков с большой плотностью пространств, заряда. В геометрической Э. о. изучается формирование пучков электронов под действием внеш. полей (полем самих электронов пренебрегают). Эл-ны рассматриваются как электрически заряженные материальные точки, движение которых описывается уравнениями Ньютона. Развитие этого раздела Э. о. стимулировалось появлением разл. ЭЛП (осциллографических электронно-лучевых приборов, кинескопов и т. п.). Осн. задача здесь - свести траектории электронов, вылетевших из одной точки под разл. углами, в др. точку, т. е. фокусировка электронного пучка (см. Фокусировка заряженных частиц).

Такая фокусировка осуществляется с помощью электростатич. или (и) магн, линз. Поля этих линз в большинстве случаев являются осесимметричными. Если, кроме того, рассматривать только приосевые траектории с малыми углами к оси симметрии (параксиальные пучки), то такие траектории описываются линейными однородными дифференциальными уравнениями. В этих уравнениях независимой переменной является продольная координата 2 (г - ось симметрии). В силу линейности указанных уравнений все электроны, вылетевшие из точки х=хо, у=уо в плоскости г=го (плоскость предмета) под разл. углами, но с одинаковой скоростью, собираются в точке Х в некоторой плоскости 2=21 (плоскость изображения). Фокусировка получается идеальной, т. е. точка переходит в точку, или, др. словами, изображение оказывается стигматическим. Реальные пучки отличаются от параксиальных, в силу чего возникают разл. рода отклонения от идеальной фокусировки (аберрации).

В волновой Э. о. учитываются волновые свойства частиц. Этот раздел Э. о. развивался благодаря появлению электронных микроскопов. Вместо уравнений движений Ньютона в волновой Э. о. для описания движения электронов используется Шрёдингера уравнение. Это даёт возможность исследовать разрешающую способность микроскопа, связанную с дифракцией электронов на рассматриваемом объекте. Геометрич. Э. о. может рассматриваться как предельный случай волновой Э. о.

Copyright © 2002 - 2017 Ravnopravie.kharkov.ua. All Rights Reserved.