
【电】 electrostatic electron lens
static
【计】 xerocoty
【医】 franklinism; static electricity
【电】 electron lens
静电电子透镜(Electrostatic Electron Lens)是一种利用静电场控制电子束路径的装置,其功能类似于光学透镜对光线的聚焦与偏转,广泛应用于电子显微镜、阴极射线管及粒子加速器等领域。
术语构成
来源:《英汉电子工程词典》
工作原理
通过轴对称静电场产生的电势差,使电子束在电场梯度作用下发生折射,实现电子束的聚焦、发散或偏转。其数学描述遵循静电场中的电子运动方程:
$$ frac{dmathbf{r}}{dt} = -frac{e}{m} abla phi(mathbf{r}) $$
其中 (phi) 为电势分布,(e) 和 (m) 分别为电子电荷与质量。
来源:《电子光学基础》(科学出版社)
典型结构
来源:IEEE Transactions on Electron Devices
与电磁透镜对比
特性 | 静电电子透镜 | 电磁透镜 |
---|---|---|
场源类型 | 静电场 | 磁场 |
能量依赖 | 与电子动能无关 | 需考虑电子速度 |
像差矫正 | 易产生色差 | 色差较小 |
来源:《电子显微学原理》
电子显微镜
在扫描电镜(SEM)中用作聚光镜,缩小电子束斑至纳米级(例:蔡司Gemini镜筒设计)。
来源:Journal of Microscopy
粒子加速器
欧洲核子研究中心(CERN)的静电透镜用于低能离子束传输,控制束流发散角。
来源:Physical Review Accelerators and Beams
来源:Applied Physics Letters
静电电子透镜是一种利用静电场对带电粒子(如电子束)进行聚焦和成像的装置,属于电子透镜的一种。以下从定义、原理、分类和应用等方面进行详细说明:
静电电子透镜由旋转对称的导体电极系统构成,通过施加不同电压形成轴对称静电场。其等位面形状类似光学透镜的曲面,通过电场力改变电子轨迹,实现类似光折射的聚焦效果。例如,两个同轴圆筒电极间形成的电场可使平行入射的电子束汇聚于中心轴(类似凸透镜作用)。
根据轴上电位分布不同,静电透镜可分为四类:
特性 | 静电透镜 | 磁透镜 |
---|---|---|
聚焦介质 | 静电场 | 非均匀磁场 |
能耗 | 低(无需电流) | 高(需线圈持续通电) |
像差控制 | 较难(仅会聚作用) | 更易优化(可调节磁场) |
应用场景 | 小型化设备、低能耗场景 | 高分辨率成像设备 |
更多细节可查阅搜狗百科、电子光学原理文献及电子显微镜技术资料。
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