3.2. Електростатични лещи
Електрон в електрическо поле е подложен на сила F = eE. Електрон, влизащ в полето по посока на силовите си линии, се движи праволинейно, но ако векторът на скоростта на електрона и силовите линии на полето образуват ъгъл, тогава траекторията на движението на електрона е парабола. По този начин, вече в еднакво електрическо поле се случва
трансформация на електронен поток с хаотично ъглово разпределение в паралелен поток от електрони (фиг. 3.1).
Ориз . 3.1. Преобразуване на електронен сноп в хомогенен електричен
3.2.1. Диафрагма с кръгъл отвор
Най-простата електронна леща е диафрагма с кръгъл отвор с радиус R, поставен между плоскопаралелни електроди с потенциали U 1 и U 2 . Ако R е значително по-малко от d 1 и d 2 (разстоянието между равнините и диафрагмата), тогава далеч от диафрагмата полето
ще бъде хомогенен и неговият интензитет ще се определя от потенциалите на съответните електроди и разстоянието между тях.
В някои области по оста z ще има провисване
еквипотенциални линии от област с по-висока напрегнатост на полето към област с по-ниска напрегнатост на полето. Това съответства на образуването на електронна леща в областта на диафрагмата.
В този случай са възможни два случая на фокусиране (фиг. 3.2). В първия случай напрегнатостта на полето E 1 в пространството отляво на диафрагмата е по-малка от стойността на напрегнатостта на полето E 2 вдясно от нея. Такъв електронен обектив
събира. Във втория случай напрежение
при преминаване през отвора, който съответства на дивергентна леща.
Фокусното разстояние на блендата може да се намери от израза:
Трябва да се отбележи, че еднаквите полета, съседни на диафрагмата на лещата, вразфокусират лъчите до известна степен и затрудняват получаването на ясно изображение. Следователно, като независими елементи на електронно-оптични системи, диафрагмите рядко се използват и
се използват главно само като компоненти на по-сложни устройства.
Ориз . 3.2. Диафрагма с кръгъл отвор: а) събирателна; б) разсейване.
3.2.2. Имерсионен обектив
Имерсионната електронна леща е леща, в която електронно-оптичните индекси на пречупване и следователно потенциалите отдясно и отляво на лещата са постоянни, но не равни (фиг. 3.3). Такава леща може да бъде образувана от две диафрагми с различни потенциали, комбинация от цилиндър и диафрагма, два цилиндъра и т.н. д . Във всички случаи между електродите, образуващи лещата и имащи различни потенциали U 1 и U 2, се създава аксиално симетрично поле, което е електронна леща. Могат да се отбележат следните свойства на имерсионните лещи. Първо, такива лещи винаги са събирателни. Второ, те не са симетрични, т.е. д. техните фокусни разстояния f 1 и f 2 не са равни и се отнасят
В допълнение, потапящата леща, докато създава изображение, променя енергията на електронния лъч.
Ориз . 3.3. Диаграма на потапящ обектив
На практика по правило се използват дебели имерсионни лещи. (Имайте предвид, че дебела леща е леща, в която обхватът на електрическото поле е по-голям от фокусното разстояние; обратният случай съответства на тънка леща.)
От оптична гледна точка полето на лещата се състои от две части - събирателна и разсейваща, взаимното им положение се определя от стойностите на съответните потенциали. Полученото събирателно действие на потопяема леща произтича качествено от факта, чефактът, че в
Във всеки случай, електроните преминават през събирателната област на полето на лещата с по-ниски скорости от областта на разсейване.
3.2.3. единична леща
Единична леща в електронната оптика се разбира като област на аксиално симетрично поле, в която електронно-оптичните индекси на пречупване и следователно потенциалите отдясно и отляво на лещата са постоянни и равни един на друг. Единичен обектив може да бъде
образувани от различни комбинации от три коаксиални цилиндъра (диафрагми). Някои примери за единични лещи са показани на фиг. 3.4.
Единична леща, подобно на потапяща леща, винаги събира. Освен това е симетричен, т.е. д. f 1 = f 2 . Една леща формира изображение, без да променя енергията на електронния лъч. Общият събирателен ефект на единична леща се обяснява с факта, че, както в случая на потапяща се леща, електроните преминават през събирателната област на полето с по-ниски скорости от областта на разсейване. На фиг. 3,5 е дадено
зависимостта на оптичната сила на лещата от съотношението на потенциалите на средния и външния електрод при постоянна стойност U 1 .