Электронные линзы

Способы расчета электронных путей в электромагнитных полях (независимо от того, применяются ли методы механики или геометрической оптики) позволяют установить условия, при которых электроны, вышедшие из какой-либо точки (источник), соберутся вновь в какой-то точке (стигматическое изображение). Совокупность электрических или магнитных полей, в которых должен двигаться электрон для получения такого изображения, представляет собой электронные линзы (магнитные или электростатические), играющие в электронной оптике такую же роль, как обычные линзы в геометрической оптике ). При подходящих условиях (параксиальные пучки или соответствующим образом рассчитанные исправленные электронные линзы) источник электронов может дать достаточно хорошее изображение. [c.359]

Упрощенная схема ЭОП показана на рис. 8.8. Излучение 1 от объекта падает на фотокатод 2 на поверхности фотокатода формируется изображение объекта (например, в инфракрасных лучах). Из фотокатода вылетают электроны, возникает электронный поток 3. Величина фотоэмиссии с различных участков поверхности фотокатода изменяется в соответствии с распределением яркости изображения, спроецированного на эту поверхность фотокатод преобразует исходное оптическое (в данном случае инфракрасное) изображение объекта в электронное. На пути от фотокатода к люминесцентному экрану 5 фотоэлектроны ускоряются электрическим полем. Электронные линзы 4 проецируют электронное изображение па люминесцентный экран. Вследствие катодолюминесценции на внешней стороне экрана образуется световое изображение объекта в видимой области спектра световой сигнал 6 поступает от экрана к наблюдателю. Выходное световое изображение отличается от входного тем, что оно попадает в область видимого изображения, а также более высокой яркостью. [c.200]

Действие осциллографа основано на свойстве движущихся электронов изменять направление движения под действием электрических или магнитных сил, например при прохождении в пространстве между двумя заряженными параллельными пластинами. Существует полная аналогия между пучком электронов, проходящим через электрические поля, и световым лучом, проходящим через преломляющие среды. Поэтому системы, предназначенные для отклонения электронного пучка, называются электронными линзами или призмами, а законы изменения направления движения электронов составляют предмет электронной оптики. [c.182]

Система автокатод—диафрагма является сильно рассеивающей электронной линзой, и поэтому в пушке формируется электронный [c.247]

АБЕРРАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛИНЗ — см. Электронно-оптические аберрации. [c.10]

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЗЫ—устройства, создающие магн. или электрич. поля для фокусировки электронных пучков, их формирования и получения электронно-оптич. изображений (аналогичные устройства для ионных пучков наз. ионными линзами). Их классифицируют по типу поля (магнитные, электростатические), по виду симметрии (осесимметричные, цилиндрические, квадрупольные и др.) и по др. характерным признакам. [c.568]

Рис, 6. Электростатическая одиночная электронная линза / — внешние электроды 2—внутренний электрод 3—седло-вая точка 4—траектория электрона И], Vi—потенциалы электродов. [c.570]

Рнс. И. Сечения квадрупольных электростатической (а) и магнитной (б) электронных линз, перпендикулярные направлению движения пучка электронов J—электроды 2—силовые линии полей 3—магнитный полюс 4—обмотка возбуждения. [c.571]

Рис. 8. Электростатические цилиндрические электронные линзы а—диафрагма со щелью 6—иммерсионная линза, состоящая из двух пластин. В области прохождения заряженных частиц поле линз не изменяется в направлении, параллельном щелям диафрагм или зазорам между пластинами соседних электродов.

Упрощённые ПЭМ предназначены для науч. исследований, в к-рых не требуется высокая разрешающая способность. Их используют также для предварит, просмотра объектов, рутинной работы и в учебных целях. Эти приборы просты по конструкции (один конденсор, 2—3 электронные линзы для увеличения изображения объекта), имеют меньшее (60—100 кВ) ускоряющее напряжение [c.575]

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ—см. Электронные линзы. [c.593]

Изобретение в 1948 г. голографии Д. Габором, за которое ему была присуждена Нобелевская премия по физике 1971 г., основано на его работе по улучшению качества изображений, получаемых в электронной микроскопии. Результаты, полученные в 40-х годах с электронными микроскопами, оказались разочаровывающими, поскольку, несмотря на стократное улучшение в разрешающей способности по сравнению с лучшими оптическими микроскопами, разрешение оставалось далеким от теоретического значения. Быстрые электроны, используемые в электронной микроскопии, имеют длину волны де Бройля около 1/20 А, так что атомы должны разрешаться однако практически предел в то время составлял около 12 А. Основной причиной неудачи было наличие аберраций, связанных с использованием электронных линз. Именно при поиске путей решения этой проблемы Габором был создан метод, названный им восстановлением волнового фронта. Частично его идея исходила из принципов, заложенных в двухволновой микроскопии. У. Л, Брэгга (разд. 5.3.3). Он полагал, что если ему удастся зарегистрировать фазы так же, как и интенсивности в изображении электронного микроскопа, [c.104]

С голографическим процессом Габор впервые столкнулся при работе с брэгговским микроскопом. Перед Габором стояла задача улучшить качество изображения в электронном микроскопе он должен был скорректировать сферические аберрации электронных линз — задача, гораздо более сложная, чем коррекция аберраций оптических линз. Электронные линзы образуются магнитными полями, и их свойства нельзя проконтролировать с такой точностью, которая достигается в случае оптических линз. Габор нашел остроумное решение, которое не имело почти ничего обш,его с традиционной электронной микроскопией. Он записывал рассеянное поле от освещенного объекта, а затем восстанавливал поле с помош,ью световых волн. При этом сферическая аберрация как бы переносится в оптическую область, в которой ее можно скорректировать, применяя хорошо известные методы линзовой техники. Прежде чем предложить проект нового электронного микроскопа, Габор продемонстрировал возможность метода, используя оптические волны как для записи, так и для восстановления. [c.14]

Все устройство состоит из двух частей электронного устройства для получения голограммы и оптического устройства для ее восстановления. Регистрирующее устройство подобно электрон- ному теневому микроскопу [4], но с тем существенным отличием, что оно работает при когерентном освещении и в таких условиях, в которых теневой микроскоп не применяется, так как интерференционная картина имеет слишком мало сходства с исходным предметом. Электронная пушка в сочетании с подходящей диафрагмой и системой электронных линз создает когерентный [c.220]

Голограмма должна быть или отпечатана с негатива, или получена на обратимой фотопластинке и соответствующим образом проявлена. Позитив переносится в оптическое восстанавливающее устройство, представляющее собой оптический аналог электронного устройства. В этом устройстве вместо пучка электронов используется оптический световой пучок. Все основные размеры, которые определяют форму волны, здесь изменяются пропорционально отношению длины световой волны к длине электронной волны Хе- Так как в электронной микроскопии чаще всего применяются электроны с энергией 50 кэв, имеющие длину волны де-Бройля около 0,05 А, то отношение длин волн будет порядка 100 000. Можно отметить, что фокусное расстояние электронных линз не является существенным размером, поэтому нет необходимости изменять его в том же масштабе. [c.221]

Таким образом, в новом методе уже не нужно исправлять сферическую аберрацию электронных линз. Размер отверстия может быть намного больше величины предельно допустимой в обычной электронной микроскопии. Для достижения некоторого определенного разрешения необходимо только воспроизвести аберрации с той же самой точностью, с которой они должны быть исправлены. Таким образом, трудности переносятся из области электронной оптики в область световой, где могут быть изготовлены преломляющие поверхности любой формы без ограничений, накладываемых в электронной оптике теорией электромагнитного поля. От электроннооптической части схемы мы требуем лишь определенной умеренной стабильности в работе, достаточной для того, чтобы избежать слишком частой юстировки оптической системы. [c.222]

ДИАФРАГМА в электронной и ионной оптике — применяется для ограничения поперечного сечения и изменения угла раствора (апертуры) пучка заряж. частиц. Круглая Д. (обычно отверстие в проводящей пластинке), имеющая электрич. потенциал и помещённая во внеш. электрич. поле, представляет собой простейшую осесимметричную электростатич. линзу (см. Электронные линзы). Если напряжённости поля по разные стороны пластинки вдали от отверстия равны соответственно и "2, то фокусное расстояние такой линзы / приближённо равно /==4ф/(Ej—A j), где ф — потенциал в центре Д. В зависимости от знака / Д- играет роль собирающей или рассеивающей линзы. Комбинации Д., имеющих разл. потенциалы, также являются электростатич. линзами. См, также Электронная и ионная оптика. [c.615]

Следствием этого является, вапр., неустранимость сфе-рич. аберраций и квадратичная зависимость фокусного расстояния F от напряжения для осесимметричных линз (см. Электронные линзы). В II. с. могут быть реализованы нелапласовы электрич. и магн. ноля, для к-рых зависимость F от напряжения линейна и сферич. аберрации устранимы. 2) В большинстве П. с. объёмный заряд фокусируемого пучка компенсирован электронами, поэтому он но ограничивает нормальную работу устройств в очень широких пределах. [c.614]

Формирование интенсивных электронных пучков (с пер-веансом 10 А/Всистемой электронных линз затруднительно, т. к. собств. пространств, заряд электронов пучка существенно искажает фокусирующие поля линз. Кроме того, само понятие фокусировка условно для интенсивных пучков, т. к, такие пучки принципиально невозможно свести в точку (фокус). Поскольку интенсивный пучок в свободном от электрич. и магн. полей пространстве неограниченно расширяется, формирование устойчивого интенсивного пучка определ, конфигурации возможно лишь при условии компенсации расталкивающей силы пространств, заряда электронов пучка противоположно направленными силами, создаваемыми внешними (по отношению к пучку) электрич. и магн. полями. Поэтому Э. п. должна содержать электроды, создающие вблизи границы пучка распределение потенциала, обеспечивающее равенство нулю нормальной к границе пучка составляющей напряжённости электрич. поля. Кроме того, для устойчивости пучка необходимо, чтобы при смещении электронов с границы пучка в любую сторону возникала сила, возвращающая их на границу пучка. [c.551]

Любая Э. п. не только формирует пучок необходимой формы, но и ускоряет электроны пучка до необходимой энергии электрич. полем между анодом и катодом. Магн. поле, не изменяющее энергию электронов пучка, используется для дополнит, формирования (фокусировки) пучка. Поскольку сформированный пушкой электронный пучок на выходе из анодного отверстия за счёт кулоновского расталкивания неограниченно расширяется, получение протяжённого пучка ограниченного сечения возможно лишь при компенсации расталкивающего действия пространств. заряда внеш. электрич. или магн. полями. Ограничить расширение пучка можно с помощью продольного магн. поля (однородного или уменьшающегося в направлении катода) или последовательностью электронных линз (электростатических или магнитных), расположенных вдоль пучка. В Э. п., формирующих пучки с параллельными траекториями, используется продольное однородное магн. поле, силовые линии к-рого совпадают с траекториями, а вблизи катода и с электрич. силовыми линиями, что обеспечивает существование протяжённого устойчивого пучка. В Э. п. с компрессией ограничивающее магн. поле уменьшается в прикатодной области, что обеспечивает примерное совпадение электрич. и магн. силовых линий. Такие пушки с частично экранированным катодом позволяют формировать высокопервеансные пучки. [c.552]

В большинстве Э.-л. п. используются пучки круглого сечения, для формирования к-рых применяют осесимметричные электрич. и магн. поля электронных линз. Элек- [c.560]

Разрешающая способность ЭОП с электростатич. фокусировкой и плоскими катодом и экраном ограничивается аберрациями электронных линз двумя геометрическими — астигматизмом и искривлением поверхности изображения—и хроматической, вызываемой разбросом скоростей и углов вылета электронов, испускаемых фотокатодом. Уменьшение аберраций диафрагмированием в ЭОП принципиально невозможно, т. к. перенос изображения осуществляется широким электроннЬш пучком, выходящим со всей поверхности катода и воспринимаемы.м всей поверхностью экрана. Аберрации наиб, заметно снижают предел разрешения на периферийной части экрана, по мере удаления от оси разрешение уменьшается в J0—15 раз. При использовании широких пучков проявляется также Оисторсия. [c.563]

ЭОП значительно усовершенствовались с использованием плоско-вогнутых стекловолоконных пластин. Проецируемое на плоскую сторону входной волоконно-оптич. пластины (ВОП) изображение (рис. 2) без искажений переходит на её вогнутую сторону, на к-рой сформирован фотокатод. Электронной линзой изображение переносится на экран, созданный на вогнутой стороне выходной ВОП, а изображение наблюдается на её плоской стороне. Вогнутая форма катода и экрана позволяет перенести изображение с мин. искажениями. Однокамерные ЭОП с ВОП на входе и выходе наз. модульными ЭОП (модули) и широко используются в приборах ночного видения, Возможно создание двух- и трёхмодульных ЭОП, в к-рых плоская сторона выходной ВОП первого модуля оптическим кон- [c.563]

Рас. 1. Магвитвыв электронные линзы а— электромагнитная электронная линза I—обмотка возбуждения . 2—магннто-провод 3 — межполюс-ный зазор 4—полюсный наконечник 5— немагннтаая вставка, соединяющая полюсы наконечника 6—магнитостатическая электронная линза 1 — постоянный магнит [c.568]

Рис. 2. Построение изображения В предмета А в фокусирующих полях электронных линз при помощи главных лучей / и 2 и кардинальных элементов — фокальных F , F, и главных Нд, Н, плоскостей а—предмет и изображение находятся вне поля лянзы и вьтолняется условие ZoZi=/максимальная индукция поля, d—полуширина кривой распределения поля в—предмет и изображение находятся в поле любой формы.

РВс. W. Электростатическая траисаксиальная электронная линза с электродами в виде двух соосных цилиндров с кольцевыми щелями для прохождения пучка электронов / —цилиндрические электроды 2—траектории электронов Vi и Vt — потенциалы электродов. [c.571]

Схематически ПЭМ описываемого типа приведён на рис. 1. В его электронно-оптич. системе (колонне) с помощью вакуумной системы создаётся глубокий вакуум (давление до 10 Па). Схема электронно-оптич. системы ПЭМ представлена на рис. 2. Пучок электронов, источником к-рых апужит термокатод, формируется в электронной пушке и высоковольтном ускорителе и затем дважды фокусируется первым и вторадм конденсорами, создающими на объекте электронное пятно малых размеров (при регулировке диаметр пятна может меняться от 1 до 20 мкм). После прохождения сквозь объект часть электронов рассеивается и задерживается апертурной диафрагмой. Нерассеянные электроны проходят через отверстие диафрагмы и фокусируются объективом в предметной плоскости промежуточной электронной линзы. Здесь формируется первое увеличенное изображение. Последую- [c.574]

Электронная оптика основана на фокусирующем действии магнитного (или иногда электростатического) поля, симметричного относительно оси, на пучок электронов, расходящихся из одной точки, не слишком удаленной от оси поля и под небольшими углами к этой оси. Ограничение углов и расстояний от оси вызвано несовершенством электронных линз и обеспечивается серией диафрагм. Аксиштьносимметричное магнитное поле большой напряженности и малой протяженности вдоль оси получают путем выведения магнитного потока из железного панцыря, целиком охватывающего многослойный соленоид, в узкий кольцевой зазор во внутреннем канале панцыря. Магнитное поле у зазора панцыря и играет роль линзы, отклоняющей электроны тем сильней, чем дальше от оси линзы они проходят. [c.31]

Как известно [1 2], оптическая схема электронного микроскопа просвечивающего типа аналогична схеме обычного светового микроскопа (фиг. 1,а) конденсорная линза освещает узким пучком электронов объект, изображение которого с помощью двух электронных линз — объективной и проекционной — в увеличенном масщтабе переносится на конечный экран. Проходя через объект, расположенный вблизи апертурной диафрагмы объективной линзы, электроны взаимодействуют с атомалш объекта и отклоняются от первоначального направления падения пучка, т. е. рассеиваются , При этом у части электронов скорость меняется только по направлению, не меняясь по величине, что соответствует упругому рассеиванию. Скорость другой части электронов меняется и по направлению, и по величине, при этом часть энергии электронов затрачивается на возбуждение и ионизацию атомных электронов в объекте. Вследствие этого электроны, пройдя через объект, после рассеяния в нем имеют вид расходящегося пучка. При этом электроны, рассеянные на угол, больший апертурного угла объективно линзы, определяемого диаметром апертурной диафрагмы и ее геометрическим положением, поглощаются в толще материала этой диафрагмы, и в дальнейшем в формировании изображения, возникающего на экране электронного микроскопа, принимает участие только та часть рассеянных электронов, которая прошла через диафрагму (фиг. 1,6). [c.5]

История появления голограммного метода в общих чертах сводится к следующему работая над усовершенствованием электронного микроскопа, английский физик Деннис Гн-бор столкнулся с необходимостью улучшить качество изобря-жеитя, которое сильно искажалось так называемой сфо[)ичс-ской аберрацией электронных линз. На первый взгляд эта трудность не кажется значительной известно, что сферическая аберрация обычных линз исправляется достаточно просто. Однако в электронной оптике действуют несколько иные законы, и сферическую аберрацию в этом случае невозможно исправить 1П0 принципиальным соображениям. На этот счет была даже доказана соответствующая теорема. [c.48]

После того как Габором была изобретена голография, многие исследователи начали работать в этой новой области. Хейн, Дайсон и Малви [20, 21] продолжили усилия по созданию качественных голограмм с помощью электронного микроскопа. Как и Габор, они получили не столь успешные результаты, которые хотелось бы иметь. Успеху препятствовали многочисленные трудности, связанные с практикой, такие, как нестабильности объекта и напряжения в источнике питания электронной линзы. Другие исследователи занимались чисто оптической голографией, в том числе Роджерс [32], Эль-Сам и Киркпатрик [14, 15], Бэз [1] и Ломанн [27]. Однако голографические изображения получались некачественными, и интерес к голографии постепенно падал, пока в 50-х годах почти совсем не прекратилась деятельность в этой области исследований. Основная причина получения плохого изображения таилась в наличии сопряженного изображения. Были и другие трудности, которые можно связать с членом [ul (т. е. с интерференцией волн, рассеянных различными [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...