Электрические и магнитные линзы

В некоторых конструкциях используют сочетание электрических и магнитных линз. [c.599]

Электрические и магнитные линзы [c.180]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЛИНЗЫ 181 [c.181]

Радикальное повышение разрешающей способности достигается в электронном микроскопе, где роль световых лучей выполняют электроны, фокусируемые электрическими и магнитными линзами. Электроны ведут себя подобно волнам с длиной волны [c.366]

Мы рассмотрели основные законы движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сначала мы определили лагранжиан частиц (уравнение (2.15)). Закон сохранения энергии позволил представить скорость частицы в виде функции потенциала (уравнение (2.31)). Затем были получены релятивистские уравнения движения (2.50) — (2.52) в обобщенной ортогональной криволинейной системе координат. Были рассмотрены частные случаи уравнений движения в декартовой (уравнения (2.53) — (2.55) и цилиндрической (2.60)—(2.62) системах координат. Уравнения движения были затем преобразованы в траекторные уравнения (2.76) —(2.77), (2.80), (2.81) и (2.84) — (2.85) соответственно. Мы ввели релятивистский потенциал (уравнение (2.89)) и показали, что он позволяет использовать нерелятивистские уравнения в магнитных полях даже в случае высоких энергий частиц. Затем был введен электронно-оптический показатель преломления (соотношение (2.92)) и установлены аналогии между геометрической оптикой, с одной стороны, и электронной и ионной оптикой, — с другой. Были определены траектории частиц в однородных электростатическом и магнитном полях посредством точного решения траекторных уравнений. В качестве практических примеров рассмотрены плоские конденсаторы, длинные магнитные линзы, электростатические и магнитные отклоняющие системы, простые анализаторы масс и скоростей. Наконец, были приведены законы подобия электронной и ионной оптики (соотношения (2.183) — (2.188) и (2.190)). [c.63]

Окончательное изображение в микроскопе формируется на флуоресцирующем экране или фотопластинке. Контраст изображения определяется долями электронов, рассеянных на микроучастке и прошедших через апертуру. Для управления электронными пучками используются центрированные аксиально-симметричные электрические и магнитные поля, т. е. электронные линзы электростатического или магнитного типа. При получении изображений достаточной яркости непосредственно в электронном микроскопе с увеличением в несколько сот тысяч раз плотность тока на объекте должна достигать нескольких ампер на сантиметр в квадрате. Чтобы уменьшить нагрев образца, приходится сильно уменьшать облучаемую область до размеров нескольких микрометров. Важным достоинством электронного микроскопа является большая глубина резкости, превосходящая почти на три порядка глубину резкости оптического микроскопа. [c.185]

Генераторы (формирователи) пучка выполняют функцию фокусировки и управления электронным пучком. В зависимости от целей применяют различные схемы генератора двух-, трех- и многоэлектродные (рис. 11.21). Фокусировка осуществляется электрическим или магнитным полем. Соответствующие системы фокусировки называются электрическими или магнитными линзами. [c.536]

Мы будем исследовать и такие случаи, когда показатель преломления среды меняется непрерывно от точки. к точке, а потому лучи криволинейны. Такой случай практически реализуется в электронной оптике. Здесь роль линз выполняют электрические и магнитные поля, а показателя преломления — скорость электрона (см. 4). [c.66]

С помощью электрического поля электроны ускоряются и системой электростатических или магнитных линз фокусируются на слое люминофора, вызывая его свечение. Изображение на люминесцентном экране на блюдается визуально или регистрируется с помощью обычных средств (фотосъемка и т. д.). [c.101]

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]

Вакуумная камера должна быть газонепроницаемой и достаточно прочной, чтобы выдержать наружное атмосферное давление. Обычно вакуумные камеры имеют вакуумные вводы для передачи, вращательных или возвратно-поступательных движений, подачи охлаждающей воды, кроме того, необходимы вакуумные электрические вводы для подачи электрической энергии к магнитным линзам и т. п. [c.66]

Сварка электронным л5 ом. Сущность сварки заключается в нагреве изделия бомбардировкой его поверхности пучком электронов в вакуумированном до 1 10 — 1 10" мм. рт. ст. пространстве. Электроны имитируются из катода специальной электроннолучевой пушкой и ускоряются высоким напряжением., Электрическая система собирает поток электронов в пучок. Магнитная линза окончательно формирует острый луч, и струя электронов направляется к местам сварки. В результате локализации большой мощности в небольшом объеме металл быстро расплавляется. Этот способ особенно ценен для сварки тугоплавких металлов вольфрама, молибдена, титана и других металлов и сплавов. [c.298]

Оптические системы с непрерывно изменяющимися показателями преломления принципиально возможны, но из-за трудностей их изготовления в световой оптике они не встречаются. (Исключение составляет хрусталик глаза, показатель преломления которого возрастает от периферии к центру.) Аналогом таких систем являются электронные и ионные приборы (электронный микроскоп, электронный осциллограф, электронно-лучевая трубка в телевидении и пр.), в которых роль лучей играют электроны или ионы, движущиеся в электростатических или магнитных полях, создаваемых заряженными электродами или катушками, по которым текут электрические токи. Эти электроды называются электрическими, а катушки—магнитными линзами. Получение изображений в таких системах изучается в электронной и ионной оптике. [c.180]

К материалам постоянных магнитов относят ферромагнитные сплавы, обладающие высокими значениями коэрцитивной силы и относительной большой остаточной индукцией. Эти материалы применяют в измерительных магнитоэлектрических приборах, счетчиках, осциллографах, тахометрах, спидометрах, электрических генераторах, магнето, осветительных машинах, репродукторах, громкоговорителях, технике связи, индукторах, аппаратуре звуковой записи и воспроизведения, электронно-вычислительных машинах, магнитных линзах электронных микроскопов, магнитных плитах шлифовальных станков, термостатах, фильтрах, магнитных муфтах, подъемном оборудовании, медицинских инструментах, искрогасительных устройствах, приборах для магнитной записи быстро протекающих процессов, поляризованных реле, компасах и т. д. Этот далеко не полный перечень областей применения постоянных магнитов хорошо иллюстрирует их роль в современной науке и технике. [c.424]

Процесс нагрева электронным лучом основан на использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. Сжатый поток электронов (в магнитных и электростатических фокусирующих линзах) перемещается с большой скоростью от катода к аноду в сильном электрическом поле. Кинетическая энергия соударения электронов с поверхностью детали (анода) превращается в тепловую, что приводит к ее нагреву. [c.215]

Электронная микроскопия. Разрешающая способность обычного микроскопа ограничена сравнительно большой длиной волн видимого света. Значительно большее увеличение (до 10 раз) можно получить при помощи электронного микроскопа. Пучок электронов, разогнанный в электрическом поле до нужной скорости, фокусируется магнитными полями соответствующей конфигурации (как видимый свет фокусируется линзами) и, проходя через изучаемый объект или отражаясь от него, дает изображение на фотопластинке. [c.90]

Опираясь на аналогию между движением электронов в электрических и магнитных полях и распространением световых лучей в прозрачных средах, изготавливают электрические и магнитные линзы, функции которых те же, что и у светооптических, — собирать определенным образом лучи, получая соответствующее изображение или предельную концентрацию излучения в точке фокуса. [c.82]

Приближенные расчеты показывают, что волна, соответствующая электрону, ускоренному полем в 150 В, равна 1 А, что на три порядка меньше длины волны видимого света. Поскольку электрону соответствует столь короткая волна, это наводит на мысль о возможности скор1струирования микроскопа, работающего с электронным пучком. Роль оптической системы могут выполнять соответствующим образом подобранные электрические и магнитные поля — электромагнитные линзы для электронного пучка. Этот прибор — электронный микроскоп — впервые был изготовлен в СССР акад. А. А. Лебедевым. Электронные микроскопы в принципе могут ПОЗВОЛИТЬ различить детали размером порядка 1 А. В настоящее время современные электронные микроскопы позволяют различить детали размером 25—30 А. [c.203]

Быстрый прогресс в области электронной и ионной оптики, связанный прежде всего с развитием плодотворных компьютерных методов расчета, расширением технических возможностей, а также потребности в подготовке квалифицированных специалистов диктуют необходимость издания новых учебных пособий. Книга М. Силадьи является хорошим примером современного введения в предмет. Она начинается с уравнений Максвелла, вариационных принципов классической механики, вывода уравнений движения заряженных частиц, далее подробно рассматриваются различные вопросы функционирования фокусирующих, отклоняющих, формирующих электронных и ионных оптических устройств. Особое внимание уделено методам расчета электрических и магнитных полей, теории аберраций, компьютерным методам расчета и оптимизации параметров линз. Следует отметить, что вопросы применения анализируемых устройств автором не рассматриваются. Это вполне оправданно, так как при необходимости можно обратиться к имеющейся специальной литературе. Книга содержит богатую библиографию, насчитывающую более 400 наименований. В целом ее отличает удачное сочетание подробного изложения физических основ предмета, практических методов и новейших результатов. [c.6]

Однако при этом следует соблюдать осторожность. Действительно, оптическая линза, изготовленная из какого-либо материала (обычно специальных сортов стекла), имеет вполне определенные четкие границы во всех направлениях. Поэтому линза всегда ограничена двумя поверхностями вращения вокруг оптической оси (см. рис. 3), В разд. 2.6 мы видели, что электронно-оптический коэффициент преломления всегда является непрерывной функцией пространственных координат. Действительно, его величина обусловлена действием электрического и магнитного полей, которые не могут резко изменяться в однородной среде. Поэтому очень сложно определить границы электронной или ионной линзы. Если не рассматривается сам источник, пучок должен выйти из источника или предыдущей линзы и затем как-то войти в поле следующей линзы. Аналогично, если только мишень не располагается внутри линзы, пучок должен покинуть поле линзы, чтобы затем отклониться и сфокусироваться другой линзой и т. д. По этим причинам очень трудно заключить линзу в пределах четко определенных физических границ. [c.196]

Наконец, существуют еще три фактора, которые, однако, должны учитываться прн выборе коэффициента добротности 202]. Первый состоит в том, что если мы хотим сравнивать электростатические и магнитные линзы, то необходимы более универсальные коэффициенты добротности, которые не зависели бы от специфических характеристик электрического и магнитного полей. В качестве величины, к которой отнесены абер рации, можно выбрать один из следующих параметров физиче ская длина фокусирующей системы, ее эффективная длина, определяемая, например, (3.197), протяженность поля линзы (расстояние (Ь—а) на рис. 46), рабочее расстояние в пространстве объектов или изображений, фокусное расстояние в пространстве объектов или изображений и т. д. Все они дают различную информацию о работе линз и позволяют проводить их сравнение. [c.352]

Несколько труднее понять действие магнитных линз и комбинаций таких линз с электростатическими линзами. Для исследования вопроса рассмотрим статическое электромагнитное поле, обладающее симметрией вращения вокруг некоторой оси. Эту ось примем за ось X цилиндрической системы координат. Расстояние до оси X будем обозначать через г, а азимутальный угол — через ф. Ввиду симметрии вращения, электрическое и магнитное поля не могут зависеть от ф, Предположим кроме того что всякая плo кo тьJ проходящая через ось [c.180]

Однако механические дефекты, возникающие при изготовлении линз, ограничивают разрещающую способность как электростатических, так и магнитных линз. Эти дефекты наряду с загрязнением линз и отверстий диафрагм, ограничивающих пучок, вызывают астигматизм. В частности, в результате плохой механической обработки электростатических линз отверстие в центральном электроде может оказаться эллиптичным, что приведет к астигматизму. При механической обработке магнитных линз также может возникнуть эллиптичность, однако основной причиной эллиптической аберрации в этом случае является магнитная неоднородность полюсных наконечников. Такого рода астигматизм несовместим с высоким разрещеннем. Однако, установив в поле дефектных линз стигматоры, т. е. линзы с низкой сходимостью, обеспечивающие высокую степень механической или электрической асимметрии, можно достигнуть компенсации астигматизма линз. [c.16]

Схема установки для электронно-лучевой обработки (электронная пушка) показана на рис. 7.14. В вакуумной камере 1 установки вольфрамовый катод И, питаемый от исючкика тока, обеспечивает эмиссию свободных электронов. Электроны формируются в пучок специальным электродом и под действием электрического поля, создаваемого высокой разностью потенциалов между катодом И анодом 10, ускоряются в осевом направлении. Луч электронов проходит систему юстировки 9, диафрагму 8, корректор изображения 7 и систему магнитных линз 6, которые окончательно [c.413]

Ферриты Бариевые ВаО (РегОз) Коб альтовые СоО-РбгОз Стронциевые 5гО (РегОз)в Тверды. Очень хрупки. Хорошие магнитные свойства за счет высокой коэрцитивной силы. Удельная энергия до 12 кДж/м . Относятся к классу полупроводников Электрические машины, электронные приборы, магнитные системы ламп бегущей волны, магнетронов и другой радиоэлектронной аппаратуры, магнитные линзы исполнительные двигатели, микрогенераторы, поляризованные реле, аппаратура сигнализации магнитные сепараторы, муфты и редукторы [c.24]

Магнитопласты. Наполнитель — альнико, (феррит, РЗМ, связующее — бакелит, эпоксидные смолы, пластики Технология и.зготовления и механические свойства как у пластмасс и резины. Удельная энергия до 2,8 кДж/м для альнико и ферритов и до 40 кДж/м для РЗМ Подвижные магниты измерительных приборов, эластичные герметизаторы для разъемных соединений, магнитные линзы, стопоры, фиксаторы, магниты электрических машин [c.24]

Ускорение пучка осуществляется системой многоэлектронных линз. Потери ионов, обусловленные существованием объемного электрического заряда, создают дополнительные проблемы и при конструировании систем формирования ионных пучков высокой интенсивности. Чаще всего в таких установках применяют двух- и трехэлектродные линзы для создания одно- и двухзазорного ускорения [125]. В сильноточных установках ионного легирования широко используют магнитные квадрупольные линзы, способные компенсировать расширение пучка под действием пространственного заряда. Для обработки больших площадей необходимо либо расфокусировать пучок, либо обеспечить его сканирование. Расфокусировка приводит к неоднородности потока, и на практике чаще используют сканирование пучка. Разработаны различные системы сканирования электростатическое, электромагнитное, механическое сканирование, комбинированные системы. Если к монохроматичности пучка не предъявляется жестких требований, то эффективное сканирование в электромагнитном поле можно обеспечить, модулируя по энергии вытягиваемый из источника пучок ионов [109]. В связи с упоминавшимся пространственным зарядом в сильноточных установках для сканирования часто применяют механические системы пучок ионов неподвижен или сканирует лишь в одной плоскости, а равномерность облучения обеспечивается перемещением обрабатываемой детали. [c.87]

При нагреве катода с его поверхности излучаются электроны, формирующиеся в пучок электродом, расположенным иепосредственио за катодом, и под воздействием электрического поля, создаваемого высокой разностью потенциалов между катодом и анодом, ускоряются в определенном (в данном случае вертикальном) направлении. Магнитное поле юстировочных катушек 5, питаемых постоянным регулируемым током, направляет луч по оси пушки.. Диафрагма 4 отсекает энергетически малоэффективные краевые зоны луча, а магнитная линза 5 фокусируется его в круглое пятно на поверхности заготовки. Б современных установках для сварки и термической обработки электронный луч фокусируется на площади диаметром менее 0,001 см. [c.371]

Из содержания разд. 4.4 ясно, что любое аксиально-симметричное электростатическое и(или) магнитное поле является фактически линзой. Электростатические поля создаются электродами, на которых поддерживаются необходимые потенциалы. Для создания магнитных полей используются катушки с током, обычно окруженные ферромагнитными материалами, или постоянные магниты. Способы практической реализации электронных и ионных линз многообразны, как сама жизнь. Единственные ограничения — аксиальная симметрия и практическая осущ,ествимость (реализуемые интенсивности поля, исключение возможности электрического пробоя между электродами, разумные размеры катушек и т. д.). [c.209]

К сожалению, это очень трудный вопрос. В самом деле, число геометрических и электрических или магнитных параметров, линзовой конструкции, используемой на практике, может быть весьма велико, а с другой стороны, различные приложения могут выдвигать сильно отличающиеся и даже противоречивые требования. Например, в просвечивающих электронных микроскопах нужны линзы с очень большой оптической силой (малым фокусным расстоянием), в то время как для зондоформирующей системы требуется большее рабочее расстояние (большое фокусное расстояние). Поэтому всегда необходимо анализировать данную оптическую систему с точки зрения конкретного применения. [c.350]

Разработаны разностные схемы для численного решения системы уравнешш Максвелла для всех типов электромагнитных волн в области, ограниченной электрической или магнитной стенкой. Это позволяет моделировать прохождение коротких импульсов света через оптические элементы и волноводы с произвольным профилем показателя преломления. Разностные схемы были использованы для моделирования прохождения Н-волны (ТЕ-поляризация) через цилиндрические линзы, в том числе с антиотражаюпщм покрытием. [c.236]

Электро ы вылетают при нагреве вольфрамовой спирали, являющейся катодом. Между этой спиралью и анодом, находящимся на небольшом расстоянии от спирали, создается мощное электрическое поле, необходимое для повышения скорости движения электронов. Анод представляет пластинку с отверстием посередине. Электроны проходят через отверстие и через расположенную ниже конденсорную линзу. Конденсорная или расположенные далее объективная и проекционные линзы имеют значп-тельное по величине. магнитное или электростатическое поле. [c.100]

Неустойчивость изображения во время экспозиции при съемке вследствие а) электрических разрядов (в колонне — при плохом вакууме и загрязнении диафрагм, наконечников линз, объек-тодержателя в схеме питания — при загрязнении некоторых деталей и их пробое) б) изменения ускоряющего напряжения при слишком больших изменениях напряжения в сети в) нестабильности токов в линзах г) механических сотрясений колонны микроскопа д) недостаточной жесткости механизма передвижения объекта е) влияния посторонних переменных магнитных полей ж) деформации объекта при излишне интенсивной электронной бомбардировке или при большой толщине объекта. [c.38]

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]

Оборудование для пайки электронным лучом. Процесс нагрева электронным лучом основан на использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. Сжатый в магнитных и электростатических фокусирующих линзах, поток электронов перемещается с большой скоростью от катода к аноду в сильном электрическом поле. Кинетическая энергия электронов при соударении с поверхностью детали-анода превращается в тепловую, что приводит к ее нагреву. Нагрев под пайку электронным лучом осуществляется в специальных вакуумных камерах (1,33-10 . .. 1,33-10 " Па). Для пайки, как правило, применяют сканирующий или расфокусированный пучок электронов [9]. [c.458]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...