Електронно-променеві прилади

Електронно-променевими приладами, як правило, називають електровакуумні прилади, дія яких заснована на формуванні та керуванні напрямом й інтенсивністю електронних пучків.

В загальному випадку складаються з:

- електронного прожектора (гармати);

- відхиляючої системи;

- екрану;

- мішені.

Розділяються на:

- прилади перетворення електричних сигналів в оптичні;

- прилади перетворення оптичних сигналів в електричні;

- прилади збереження та зчитування записаної інформації;

- прилади перетворення оптичного зображення по яскравості та спектральному складу.

Будь-яке аксіально-симетричне електричне або магнітне поле є лінзою.

Електричне поле створюється електродами, на яких підтримується необхідний потенціал.

Магнітне поле створюється котушками зі струмом, часто оточених феромагнітними матеріалами, та постійними магнітами.

Класифікація магнітних лінз:

- довгі та короткі;

- виготовлені із звичайних соленоїдів, з надпровідникових матеріалів, постійних магнітів;

- можуть знаходитись в насиченому або в ненасиченому станах (для феромагнітних матеріалів).

Класифікація електростатичних лінз:

- однопотенційні лінзи, що мають однакові постійні потенціали в просторі об'єктів зображень;

- імерсійні лінзи, що мають різні постійні потенціали на різних боках ;

- одноапертурні лінзи з однорідним полем хоча б з одного боку;

- катодні лінзи, у яких поле різко спадає на джерелі заряджених частинок;

- лінзи з фольг та тонких металевих плівок, прозорі для частинок та забезпечують розриви в розподілі поля;

- лінзи уповільнення та прискорення, при нерівності потенціалів з обох боків, до них відносять і лінзи дзеркала;

- квадрупольні та мультиполні лінзи, у яких поле залежить від 2-х поперечних координат, а не від повздовжньої.

Лінза – діафрагма з круглим отвором

Лінза – діафрагма є областю неоднорідного електростатичного поля поблизу діафрагми-отвору. Утворюється двома паралельними електродами (однорідними полями) з потенціалами U₁ та U₂ між якими розташований третій електрод з отвором - діафрагмою радіусом R і потенціалом U_д. Є елементом більш складних систем.

Якщо R значно менший за відстані між діафрагмою та зовнішніми електродами (d₁ та d₂) – поля між діафрагмами і електродами є однорідними.

При умові :

(U_д – U₁ )/d₁  (U_д – U₂ )/d_{2 ,}

в області діафрагми формується неоднорідне поле, яке і утворює лінзу.

В залежності від напрямку руху електрона лінза може бути збиральною або розсіювальною.

Рис. Електростатична лінза-діафрагма з круглим отвором (збиральна): 1 - електрод-діафрагма; 2 - еквіпотенціальні поверхні; 3 - траєкторії електронів; F - фокус лінзи.

Поодинока лінза

Поодинока лінза – це область аксіально-симетричного електростатичного поля, у якого електронно-оптичні показники заломлення і, відповідно, потенціали ліворуч та праворуч від лінзи рівні між собою та постійні. Утворюється комбінацією з трьох коаксіальних циліндричних або діафрагм – електродів.

Поодинока лінза завжди є збиральною та симетричною (F₁=F₂). Електрони проходять область фокусування з меншими швидкостями ніж розсіювальну.

Як правило, U₁  U_{2 ,} але в загальному випадку U₁  U_2.

Формує зображення не змінюючи енергію електронного пучка.

Рис. Електростатична поодинока електронна лінза: 1 - зовнішні електроди; 2-внутрішній електрод; 3-седлова точка; 4- траєкторія електрона; V1, V2- потенціали електродів.