
【化】 electrostatic focusing
静电聚焦(Electrostatic Focusing)是指利用静电场对带电粒子束(如电子束)进行路径调控的技术。其核心原理是通过电极间电势差形成的非均匀电场,使粒子在运动过程中受到电场力作用,最终实现束流的会聚或发散控制。
从电子光学角度分析,该技术遵循泊松方程和拉普拉斯方程描述的电场分布规律。以轴对称系统为例,电子轨迹满足以下关系式: $$ frac{dr}{dz} = frac{e}{8V} left( frac{partial V}{partial r} - rfrac{partial V}{partial z} right) $$ 其中$r$为径向坐标,$z$为轴向坐标,$V$为电势,$e$为电子电荷量。该微分方程的解决定了电子束的聚焦特性。
实际应用主要体现在两类装置中:
在工程实践中,设计需综合考虑电极几何参数、工作电压稳定性及空间电荷效应。英国国家物理实验室2024年发布的《静电聚焦系统优化指南》指出,当电极曲率半径与间距比大于3:1时,可有效抑制场致发射效应。
静电聚焦是指利用静电场产生的电势分布来控制带电粒子(如电子束)的运动轨迹,使其汇聚到特定焦点的过程。这一技术广泛应用于电子束器件中,例如显像管、示波管等。
基本原理:
通过不同电极施加不等电压,形成非均匀电场和等位面。当电子穿过这些等位面时,其运动方向因电场力作用发生偏折,类似光线在透镜中的折射现象,最终实现聚焦。
关键结构:
静电聚焦系统通常由多个同轴圆筒或圆环电极组成,构成“电子透镜”,通过调节各电极电压优化聚焦效果。
应用场景:
如需更深入的技术细节或公式推导,可参考电子光学相关文献。
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