ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЗЫ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЗЫ устройства, предназначенные
для формирования пучков электронов, их фокусировки и получения с их помощью
электроннооптических изображений объектов и деталей объектов (см. Электронная
и ионная оптика, Электронный микроскоп). Устройства, с использованием
к-рых совершают такие же операции над пучками ионов, наз. ионными линзами.
В Э. л. и ионных линзах воздействие на электронные (ионные) пучки осуществляется
электрич. или магнитными полями; эти линзы наз. соответственно электростатическими
или магнитными. Э. л. классифицируют по виду симметрии их поля и по его
др. характерным признакам. Терминология, применяемая для характеристики
Э. л., в ряде случаев заимствована из классич. оптики световых лучей, что
объясняется глубокой аналогией между последней и электронной (ионной) оптикой,
а также соображениями наглядности и удобства.

Простейшей осесимметричной электростатич.
Э. л. является диафрагма с круглым отверстием, поле к-рой граничит с одной
или с обеих сторон с однородными электрич. полями (рис. 1). В зависимости
от распределения потенциала она может служить собирающей (пучок заряж.
частиц) или рассеивающей линзой. Если поля с обеих сторон осесимметричной
электростатич. Э. л. отсутствуют, т. е. к ней примыкают области пространства
с постоянными потенциалами Vразличны, Э. л. наз. иммерсионной (рис. 2); при одинаковых потенциалах
линза носит назв. одиночной (такая линза состоит из 3 и более электродов).
В результате прохождения электронов через иммерсионную линзу их скорости
изменяются, одиночные линзы оставляют эти скорости неизменными. Иммерсионные
и одиночные линзы - всегда собирающие.

В нек-рых электростатич. Э. л. одним из
электродов служит катод, испускающий электроны (катодные л и н з ы). Линза
подобного типа ускоряет испущенные катодом электроны и формирует из них
электронный пучок. Катодная Э. л., состоящая лишь из двух электродов -
катода и анода, не может сфокусировать электронный пучок, и с этой целью
в конструкцию линзы вводят дополнит, электрод, к-рый наз. фокусирующим
(рис. 3).

Осесимметричные магнитные линзы выполняются
в виде катушки из изолированной проволоки, обычно заключённой в железный
панцирь для усиления и концентрации магнитного поля линзы. Для создания
линз с очень малыми фокусными расстояниями необходимо максимально уменьшить
протяжённость поля; с этой целью применяются полюсные наконечники (рис.
4). Поле магнитной линзы может возбуждаться также постоянным магнитом.

Электродами т. н. цилиндрич. электростатич.
Э. л. служат обычно диафрагмы со щелью или пластины, расположенные симметрично
относительно средней плоскости линз (рис. 5). Назв. "цилиндрические" указывает,
что подобные Э. л. действуют на пучки заряж. частиц так же, как цилиндрич.
светооптич. линзы на световые пучки, фокусируя их лишь в одном направлении.
Классификация цилиндрич. Э. л. аналогична приведённой для осесимметричных
Э. л. (существуют иммерсионные, одиночные, катодные и др. цилиндрич. Э.
л.) (рис. 6). Цилиндрическими могут быть и магнитные Э. л. (обычно с железным
панцирем).

Поля трансаксиальных электростатич. Э.
л. (рис. 7) обладают симметрией вращения относительно оси (ось х
на
рис.), расположенной перпендикулярно к оптич. оси системы г. В сечениях,
параллельных средней плоскости yz такой линзы, эквипотенциальные
поверхности имеют форму окружностей или, если поле ограничено, их частей,
как и сечения сферич. поверхностей обычных светооптич. линз. Поэтому аберрации
трансаксиальной линзы в направлении, параллельном средней плоскости, сравнимы
по величине с аберрациями светооптич. линз, т. е. очень малы. Линейное
изображение В¹ точечного или перпендикулярного к средней
плоскости прямолинейного предмета практически не будет претерпевать аберрационного
расширения.

Особый класс Э. л. образуют квадрупольные
электростатич. и магнитные Э. л. Их поля имеют две плоскости симметрии,
а векторы напряжённостей полей в области движения заряж. частиц почти перпендикулярны
к их скоростям (рис. 8). Такие линзы фокусируют пучок в одном направлении
и рассеивают его в другом, перпендикулярном к первому, создавая линейное
изображение точечного предмета. Применяя две установленные одна за другой
квадрупольные Э. л. (дублет) (рис. 9), поля к-рых повёрнуты одно по отношению
к другому на 90° вокруг их общей оптич. оси, можно получить систему, собирающую
пучок в двух взаимно перпендикулярных направлениях и дающую при надлежащем
выборе параметров Э. л. стигматическое изображение
(точка отображается
точкой). Квадрупольные Э. л. могут воздействовать на пучки заряж. частиц
со значительно большими энергиями, а в случае магнитных линз - и с большими
массами, чем осесимметричные Э. л. Лит. см. при ст.
Электронная
и ионная оптика. В. М. Келъман, И. В. Родникова.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я