
【電】 electrostatic electron lens
static
【計】 xerocoty
【醫】 franklinism; static electricity
【電】 electron lens
靜電電子透鏡(Electrostatic Electron Lens)是一種利用靜電場控制電子束路徑的裝置,其功能類似于光學透鏡對光線的聚焦與偏轉,廣泛應用于電子顯微鏡、陰極射線管及粒子加速器等領域。
術語構成
來源:《英漢電子工程詞典》
工作原理
通過軸對稱靜電場産生的電勢差,使電子束在電場梯度作用下發生折射,實現電子束的聚焦、發散或偏轉。其數學描述遵循靜電場中的電子運動方程:
$$ frac{dmathbf{r}}{dt} = -frac{e}{m} abla phi(mathbf{r}) $$
其中 (phi) 為電勢分布,(e) 和 (m) 分别為電子電荷與質量。
來源:《電子光學基礎》(科學出版社)
典型結構
來源:IEEE Transactions on Electron Devices
與電磁透鏡對比
特性 | 靜電電子透鏡 | 電磁透鏡 |
---|---|---|
場源類型 | 靜電場 | 磁場 |
能量依賴 | 與電子動能無關 | 需考慮電子速度 |
像差矯正 | 易産生色差 | 色差較小 |
來源:《電子顯微學原理》
電子顯微鏡
在掃描電鏡(SEM)中用作聚光鏡,縮小電子束斑至納米級(例:蔡司Gemini鏡筒設計)。
來源:Journal of Microscopy
粒子加速器
歐洲核子研究中心(CERN)的靜電透鏡用于低能離子束傳輸,控制束流發散角。
來源:Physical Review Accelerators and Beams
來源:Applied Physics Letters
靜電電子透鏡是一種利用靜電場對帶電粒子(如電子束)進行聚焦和成像的裝置,屬于電子透鏡的一種。以下從定義、原理、分類和應用等方面進行詳細說明:
靜電電子透鏡由旋轉對稱的導體電極系統構成,通過施加不同電壓形成軸對稱靜電場。其等位面形狀類似光學透鏡的曲面,通過電場力改變電子軌迹,實現類似光折射的聚焦效果。例如,兩個同軸圓筒電極間形成的電場可使平行入射的電子束彙聚于中心軸(類似凸透鏡作用)。
根據軸上電位分布不同,靜電透鏡可分為四類:
特性 | 靜電透鏡 | 磁透鏡 |
---|---|---|
聚焦介質 | 靜電場 | 非均勻磁場 |
能耗 | 低(無需電流) | 高(需線圈持續通電) |
像差控制 | 較難(僅會聚作用) | 更易優化(可調節磁場) |
應用場景 | 小型化設備、低能耗場景 | 高分辨率成像設備 |
更多細節可查閱搜狗百科、電子光學原理文獻及電子顯微鏡技術資料。
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