ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ

Рис. 3. Электростатическая линза—диафрагма с круглым отверстием (собирающая) 1—электрод-диафраг-ма 2—эквипотенциальные поверхности 3 — траектории электронов F—фокус линзы.

Рис. 12. Дублет из двух квадрупольных электростатических линз, поля к-рых повернуты вокруг оптической оси г системы одно относительно другого на угол 90 .

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

Другой весьма перспективный метод локального химического анализа — анализ спектра энергетических потерь электронов, прошедших через исследуемый объект. Спектр потерь также характеристический для каждого элемента периодической системы. Анализатором служит электростатическая линза, помещаемая между проекционной линзой и конечным экраном степень отклонения электронов этой линзой зависит от их скорости (энергии), что и позволяет с помощью специальных электронных схем получать спектры энергетических потерь. Описываемый метод очень чувствителен и имеет локальность, соответствующую максимально полезному увеличению микроскопа. Кроме того, этим методом легче, чем рентгеноспектральным, проводить анализ на легкие элементы. [c.61]

Физический смысл фокусирующих свойств поля вида Я = Яо — состоит в том, что оно является прозрачным , т. е. не преломляет параллельные ионные пучки и пучки, входящие под различными углами к границе поля. Это свойство поля представляет несомненный интерес для науки и практики. Прозрачность магнитного поля, т. е. отсутствие фокусирующих свойств по направлению, открывает новые возможности не только в масс-спектрометрии, но и в ускорительной технике. Это поле в масс-спектрометрии дает высокие показатели диспергирования по массам и не обладает фокусировкой по направлению. Выделение фокусировки ионных пучков в самостоятельную проблему имеет свои преимущества, так как фокусировку по направлению проще всего осуществить с помощью специальных магнитных или электростатических линз. [c.45]

Фиг, 17. Фокусирующее действие простых электростатических линз (а) [c.379]

Магнитные электронные линзы распространены более широко. Принцип их тот же, что у электростатических линз, но путь электронов в них гораздо сложнее вследствие вращения пучка электронов вокруг оси линзы (фиг. 17, б). Фокусное расстояние такой линзы прямо пропорционально и обратно пропорционально №. Поскольку эти величины определяются соответственно разностью потенциалов и силой тока в катушке возбуждения, очевидно, что для получения удовлетворительного изображения как ускоряющая разность потенциалов, так и сила тока в катушках должны быть постоянны на практике это обычно достигается с помощью специальных стабилизирующих устройств. В отличие от линз светового микроскопа фокусное расстояние здесь можно изменять по желанию, устанавливая различные значения разности потенциалов между элементами линз или изменяя силу тока магнитных линз эти возможности компенсируют в электронно-оптических системах отсутствие механических перемещений. [c.379]

Высокое напряжение создается специальным трансформатором с выпрямительным устройством минус подается на катод, анодом служит свариваемое изделие. Поток электронов на пути от катода к аноду фокусируется электростатическими линзами в виде металлических колец и электромагнитными — в форме катушек с железным каркасом. За счет фокусировки и изменения силы [c.370]

При пропускании переменного тока от низковольтного трансформатора 2 неплавящийся вольфрамовый или металлокерамический катод 1 разогревается и эмитирует (излучает) электроны. Поток электронов проходит через специальную электростатическую линзу 5, отрицательное напряжение которой создается генератором 3, а регулируется с помощью потенциометра 4. Перемещение луча по свариваемому изделию производится магнитной системой 6. [c.227]

Наиболее важное казалось бы свойство, а именно используется ли линза для электронов или для ионов, в действительности не вызывает трудностей при рассмотрении. Действительно, различие между ними состоит только в различном отношении заряда к массе. Как известно, уравнение параксиальных лучей (4.40) содержит эту величину только для магнитных линз или быстрых частиц. В нерелятивистском случае траектория в электростатических линзах остается одной и той же для любых частиц. Поэтому для фокусировки ионов следует использовать электростатические линзы. Единственное в этом случае различие между положительно заряженными и отрицательно заряженными частицами состоит в том, что знаки всех электродных потенциалов должны быть обращены, если требуется фокусировать частицы другого знака. [c.210]

В классических текстах по электронной оптике электростатические линзы объединяются в группы в соответствии с соотношениями потенциалов их электродов. Называется пять основных разновидностей [c.210]

Приведенная классификация электростатических линз безусловно полезна, и мы рассмотрим подробно первые четыре основных типа в гл. 7 линзы из фольги будут упомянуты в разд. 5.6.2). Однако нам кажется, что огромное многообразие возможных распределений поля гораздо богаче такого упрощенного подхода. Как будет показано, электростатические линзы характеризуются осевым распределением потенциала а не свойствами электродов. [c.211]

Здесь следует отметить, что физическая тонкость линзы не обязательно означает применимость приближения тонкой линзы. Действительно, в разд. 7,3.1.3 мы увидим, что даже двухцилиндровая электростатическая линза с бесконечно малым зазором между электродами может быть очень сильной, если достаточно велико напряжение между электродами. [c.226]

Хотелось бы еще раз напомнить о том, что однородное поле не имеет границ в смысле, упомянутом в разд. 4.6. Вся траектория находится в поле, и никакая ее часть не может считаться линейной. Поэтому даже если бы данное поле могло создать настоящее изображение, введение кардинальных элементов бы ло бы невозможно. Тем не менее оказывается возможным ис-пользовать однородное электростатическое поле как строительный материал для моделей электростатических линз (см, разд. 7.2.2). [c.233]

Сравнивая это соотношение с (4.160), мы видим, что эффективная длина выбирается так, чтобы полученное распределение поля давало ту же оптическую силу, что и у тонкой линзы. Как мы объяснили выше, эта величина характеризует также и реальную линзу. Для магнитных линз требуется интегрирование величины В (г), а для нерелятивистских электростатических линз — и г)1 и г)— /о]] в интервале между границами поля. Распределение магнитной индукции реальной линзы показано на рис. 57. Там же для сравнения показаны его квадрат и распределение поля в рамках прямоугольной модели эффективной длины из (4.164). [c.240]

ЧТО чем меньше линз используется, тем короче оптическая колонна, а это значит, что гораздо проще практическая реализация системы (больше механическая стабильность, проще юстирование, меньше число источников питания, если используются электростатические линзы и т. д.). Поэтому всегда предпочтительней применять линзы с изменяемыми рабочими параметрами (и малыми аберрациями ) [c.243]

Аберрации чисто электростатических линз не зависят от отношения заряда частицы к ее массе. Изменение знака электростатического потенциала также не влияет на аберрации. Заметим также, что электростатический потенциал в магнитных членах всегда появляется вместе с зарядом таким образом, в случае изменения знака электростатического потенциала значение коэффициентов аберрации остается неизменным. [c.289]

В разд. 4.3 было показано, что для нерелятивистских частиц пропорциональное изменение всех потенциалов электрода не меняет траекторию, если распределение магнитной индукции одновременно изменяется пропорционально квадратному корню из коэффициента подобия электростатического потенциала. Таким образом, низкочастотные нестабильности источника питания не вызывают большой проблемы для электростатических линз. Однако влияние этих нестабильностей на магнитные линзы может быть довольно значительным. По мере изменения токов возбуждения в катушке изменяется и распределение магнитной индукции, но так как уравнение (4.40) квадратное относительно этого распределения, то будет происходить явление очень похожее на хроматическую аберрацию. Мы назовем его магнитной хроматической аберрацией. [c.296]

Для электростатических линз ситуация не так проста, но все же можно установить верхний предел для коэффициента аксиальной хроматической аберрации [9]. Начнем с уравнения [c.306]

Однако это не обязательно означает, что хроматическая аберрация электростатических линз должна всегда быть выше, чем хроматическая аберрация магнитных линз. Существуют по крайней мере два подтверждения этого [c.308]

Это соотношение дает простой способ сравнения ускоряющих и замедляющих электростатических линз. Очевидно, что перевернутой по отношению к ускоряющей линзе является замедляющая линза. Уравнение (5.268) показывает для U b)> >U a), что коэффициент сферической аберрации замедляющей линзы обычно больше, чем тот же коэффициент ускоряющей линзы. Кроме того, было показано (разд. 5.3.1.2), что хроматическая аберрация замедляющих линз также является большой. В свою очередь фокусное расстояние в пространстве объектов замедляющей линзы равно фокусному расстоянию в пространстве изображения перевернутой линзы, но оно имеет большее значение, чем фокусное расстояние ускоряющей линзы в пространстве объектов согласно уравнению (4.76). (Таким образом, коэффициенты добротности so/fi и o/fi (см. разд. 5.7.4) могут быть как лучше, так и хуже для замедляющих линз по сравнению с ускоряющими). [c.318]

Для электростатических линз можно вывести аналогичное выражение, начиная с уравнения (5.132). Существует семь произвольных коэффициентов в электростатических членах этого выражения, и можно записать семь уравнений, приравняв все [c.323]

Фактический вид функции I зависит от линзы. Можно связать эту функцию с упрощенным решением уравнения параксиальных лучей и выразить ее как комбинацию различных полевых интегралов и фокусного расстояния. Это легко может быть сделано для магнитных линз [150], но такая же методика возможна и для электростатических линз. В итоге зависимость коэффициента аберрации от фокусного расстояния может оказаться более сложной, чем это следует из уравнения (5.290). [c.325]

В случае тонких электростатических линз из уравнений [c.326]

Трудности, связанные с использованием самого аберрационного диска в качестве коэффициента добротности, ведут к разумному предположению поскольку радиус диска имеет размерность длины, то он должен быть отнесен к другой величине, имеющей ту же самую размерность. Тогда имеем безразмерный коэффициент добротности. Вопрос в том, как выбрать эту величину. Можно предложить множество подходов. Аберрации электростатических линз можно отнести к [U [Zo)—i/o]/i max [c.351]

Более точный метод состоит в том, чтобы использовать значения смещения и наклона луча в конце траектории в качестве начальных условий и проделать вычисления в обратном порядке. Для электростатических линз разность между конечными значениями, полученная таким образом, и исходными начальными значениями определяет ошибку вычислений. Следует тем не менее быть осторожным при рассмотрении магнитных линз. Как следствие анизотропии электронного оптического показателя преломления (разд. 2.6) траектории в магнитных линзах в общем случае необратимы. Проецирование траектории на вращающуюся меридиональную плоскость тем не менее по-прежнему пригодно для этих целей. Метод назад — вперед также пригоден для аберрационных коэффициентов, отнесенных к объекту и изображению, с последующей проверкой соотношений между этими коэффициентами. [c.365]

Любая аксиально-симметричная система электродов образует электростатическую линзу (см. разд. 4.4). Характерной отличительной особенностью электростатической линзы в нерелятивистском случае является независимость ее фокусирующих свойств, а также аберраций от отношения заряда частицы к ее массе и, следовательно, если в системе будут использоваться ионы различных типов, то необходимо применять электростатические линзы. Это свойство является следствием законов подобия, изложенных в разд. 2.8. Так как оптическую силу аксиально-симметричных магнитных линз приблизительно можно считать пропорциональной отношению заряда частицы к ее массе [см. уравнения (4.51) и (4.117)], это преимущество электростатических линз особенно проявляется при работе с тяжелыми ионами. [c.372]

Еще одним специфическим свойством электростатических линз является то, что они не только фокусируют, но, кроме того, ускоряют или замедляют частицы. Исключение составляют только одиночные линзы (см. разд. 7.4), в которых фокусировка происходит без изменения энергии. Ускоряющие свойства электростатических линз используются в электронных и ионных источниках (см. разд. 7.8.3). Кроме того, электростатические линзы могут быть использованы для анализа и разделения частиц по энергиям (линзовые фильтры). [c.372]

Рассмотренные два случая преломления траекторий частиц являются лишь дтростейшими примерами эффектов, которые могут наблюдаться при движении частиц в электрическом поле. При различной конфигурации электрических полей можно достичь, например, того, что пучок расходящихся траекторий частиц в этом поле превратится в сходящийся, т. е. произойдет фокусировка пучка частиц. Такие методы широко применяются сейчас для получения тонких пучков заряженных частиц, а также для различных других преобразований пучков частиц, главным образом электронов (так называемая электронная оптика). Электроды, которые служат для создания электрических полей нужной конфигурации, называются электрическими (или электростатическими) линзами. [c.209]

В трубке Кольтмана изображение просвечиваемого изделия формируется на покрытом сернистом цинком флюоресцирующем экране. С внутренней стороны экран покрыт фотоэлектрическим сурьмяно-цезиевым слоем, эмитирующим медленные электроны под воздействием свечения флюоресцирующего экрана. В противоположной части трубки расположен анод из алюминиевой фольги, покрытый снаружи слоем фосфора. Между катодом и анодом приложена ускоряющее напряжение около 30 кв, распределенное между пятьЮ электростатическими линзами, сжимающими пучок электронов, формирующих изображение с диаметра 125 мм до 25 мм. За счет сжатия пучка и ускорения электронов яркость полученного на аноде перевернутого изображения в 100—150 раз выше яркости исходного изображения на экране. [c.335]

Рис. 1. Телескопическая система, состоящая иэ двух цилиндрических иммерсионных электростатических линз 1, 2—электроды, составляющие первую по ходу пучка цилиндрическую линзу, 2, 3 — вторую кривые со стрелками—проекции траекторий заряженных частиц на плоскости yz и ху АВ—лицейный фокус.

Рвс. 6. Схема растрового оже-элекгронного микроскопа (РОЭМ) I—ионный насос 2—катод 3—трёхэлектродиая электростатическая линза 4 — многоканальный детектор 5 — апертурная диафрагма объектива 6—двухъярусная отклоняющая система для развёртки электронного зонда 7 — объектив 8 — наружный электрод цилиндрического зеркального анализатора 9—объект. [c.577]

Удаление многозарядных и загрязняющих ионов происходит в электромагнитном сепараторе, в котором по массам разделяются ионы. С помощью-системы фокусировки и сканирования обеспечивается равномерность облучения поверхности металла и большая площадь защитного слоя. Фокусировка пучка ионов осуществляется электростатическими и квадрупольными электростатическими линзами, а для ионов больших энергий — магнитными квадрупольными линзами. Ква-друпольные линзы служат для линейной фокусировки. [c.130]

Широкий ионный пучок вытягивается из плазмы ионного источника, ускоряется и формируется при помощи электростатических линз с линейным градиентом электрического поля. Этот широкий пучок с параллельным направлением движения ионов входит в магнитное поле аксиальной симметрии с коэффициентом неоднородности, равным единице, перпендикулярно к его границе. Моноэнергетиче-ские ионы с массой Ото после отклонения в поле продолжают двигаться в виде параллельного пучка. Если этот пучок на выходе из магнитного поля пропустить через продольные каналы, образованные тонкими металлическими перегородками (см. рис. 2.8), то на коллектор попадут только ионы с массой Ша, остальные ионы с массой т>Шо и т<гпо из-за того, что они в поле движутся по свертывающимся и развертывающимся спиралям, не пройдут через узкие каналы, имеющие направление касательных к концентрическим окружностям равновесных траекторий ионов массы то. Разрешающая способность такого прибора определяется соотношением ширины одиночного канала к его длине. [c.49]

Высокие энергии сообщаются ионам с помощью систем ускорения двух типов в одиночном зазоре между двумя электродами и в многозазорных ускорительных секциях. Одиночные зазоры надежно работают при ускоряющих напряжениях 40 кВ, но при напряжении свыше 100 кВ в подобной системе ускорения появляются пробои. Более надежны многозазорные ускорительные секции, обеспечивающие постепенный рост энергии ионов в каждом зазоре на 15...20 кэВ. Для фокусировки ионов применяют электростатические линзы (одиночные, иммерсионные, диафрагмы с отверстием). [c.442]

Метод конечных элементов успешно применялся при проектировании магнитных и электростатических линз [123] и отклоняющих систем [96]. Проектировались сверхпроводящие магнитные линзы, а также электростатические линзы для холодноэмиссионных пушек и фильтров энергии электронов. В магнитных линзах, работающих в режиме насыщения, были найдены необычные распределения осевых потоков, обусловленные большим потоком утечки вблизи оси. [c.161]

Даже если необходимо использовать реальные характеристики, можно применять понятие о кардинальных элементах. Нетрудно показать [16], что для магнитных линз всегда можно определить кардинальные элементы, не зависящие от положения предмета в пределах небольшого интервала (соприкасающиеся кардинальные элементы). В то же время соприкасающиеся кардинальные элементы будут отличаться для двух далеких друг от друга положений предмета. Для электростатических линз соприкасающиеся кардинальные элементы могут быть определены при выполнении дополнительного условия. Поэтому их применимость весьма ограниченна. Однако существуют поля, для которых соприкасающиеся кардинальные элементы не зависят от положения предмета. Это так называемые нью-тоновские поля, для которых формула Ньютона (1.51) справедлива и тогда, когда предмет и изображение располагаются в поле линзы. Примером ньютоновского поля является колоколообразная модель Глазера (8.25). [c.201]

Последнее равенство будет доказано ниже.) Это равенство идентично равенству (1.48) световой геометрической оптики. Отсюда следует, что нужно знать только одно фокусное расстояние, другое всегда может быть определено из (4.76). Необходимо помнить, однако, что это простое соотношение справедливо только для асимптотических фокусных расстояний и несправедливо для реальных, поскольку (4.72) и (4.73) относятся к асимптотическим величинам. Если потенциалы с обеих сторон линзы равны, то переднее и заднее асимптотические фокусные расстояния также равны между собой. Это имеет место для однопотенциальной электростатической линзы (см. разд. 4.7) и для любой магнитной линзы. [c.203]

Для магнитной или однопотенциальной электростатической линзы, когда переднее и заднее фокусные расстояния одинаковы, (4.81) и (4.83) дают N2F2 = Fi Nl. Поскольку М2р2 = =Ь —Яг Л 2 и 1 Л 1 = /1 + Я1 Л 1, отсюда следует, что при равных фокусных расстояниях Я1 Л 1 = Яг Л 2 = 0, т. е. узловые точки совпадают с главными. [c.206]

Верхние пределы коэффициента аксиальной хроматической аберрации для электростатических линз, связанного с объектом и отиесеииого к максимальному смещению Атах и фокусному расстоянию /1 в пространстве объектов для конечного и бесконечного увеличений М [c.308]

Подставляя эти коэффициенты в уравнение (5.132), опять полагая /i = p = onst внутри линзы и интегрируя по частям, получим коэффициент сферической аберрации для тонкой электростатической линзы [c.324]

Поэтому реально достижимый размер аберрационного диска зависит от условий, определяемых экспериментом. Кроме того, он сильно зависит от размеров источника, угла испускания, распределения энергии и увеличения (см. (5.79), (5.197) и (5.337)). Так как dirs и бГсг соответственно пропорциональны М Сво и М Ссо и обе эти величины имеют минимумы при вполне определенных увеличениях (см. разд. 5.4.1), то их можно использовать в качестве коэффициентов добротности. Они будут применяться в гл. 7 для численных расчетов электростатических линз, но каждый раз необходимо устанавливать практически достижимые минимальные значения so и Ссо для данных размеров зазора, возбуждения, рабочих расстояний и т. д. Этот способ сравнения разных линз не получил широкого распространения, поэтому необходимо найти более удовлетворительные коэффициенты добротности. [c.351]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...