Электростатическое отклонение - Electrostatic deflection
Электростатическое отклонение относится к способу изменения пути пучка заряженных частиц с помощью электрического поля, приложенного поперек пути частиц. Техника называется электро статическим , потому что сила и направление приложенного поля изменяются медленно по отношению к времени, которое требуется для частиц с транзитом поля, и , следовательно , можно считать не к изменению (быть статическим) для любой конкретной частицы.
Объяснение
Сила Лоренца действует на любую заряженную частицу при электростатическом отклонении. Электростатическое отклонение использует специальный упрощенный случай этого общего эффекта, ограничивая поле электрическим полем . Электрическое поле прикладывает к частице силу, пропорциональную напряженности поля и заряду частицы. Направление приложенной силы совпадает с направлением электрического поля. Для электростатического отклонения приложенное электрическое поле располагается в плоскости, перпендикулярной начальному направлению потока. Частицы ускоряются этой силой пропорционально заряду частиц. Путь, по которому движутся частицы, зависит от их бокового ускорения и скорости, когда они входят в отклоняющее поле. Следовательно, для хорошего контроля направления важно, чтобы частицы в потоке имели однородное отношение заряда к массе и чтобы они двигались с постоянной скоростью.
Использует
Чаще всего этот метод используется для управления траекторией потока электронов в вакууме. Одно из применений - небольшие электронно-лучевые трубки для осциллографов . В этих трубках электрическое поле создается двумя наборами парных электродов, установленных под прямым углом, между которыми течет поток электронов. Такое расположение позволяет независимо отклонять луч в двух измерениях (обычно воспринимаемых как вверх / вниз (по вертикали) и вправо / влево (по горизонтали)). Электроды обычно называют отклоняющими пластинами . Традиционно электроны сначала проходят через вертикальные отклоняющие пластины, что дает немного более высокую чувствительность из-за большего времени прохождения от вертикальных отклоняющих пластин к люминофорному экрану по сравнению с горизонтальными отклоняющими пластинами. В высокоскоростных осциллографах отклоняющие пластины часто представляли собой сложные конструкции, объединяющие ряд вспомогательных пластин с линией электрической задержки . Путем согласования скорости распространения электрического сигнала со скоростью прохождения электронов была достигнута максимальная ширина полосы (частотная характеристика).
Этот метод хорошо работает всякий раз, когда может быть создан достаточно однородный поток, как обсуждалось выше. Следовательно, он также использовался для управления потоками макроскопических частиц, например, при сортировке клеток, активируемой флуоресценцией . Другое применение было в одном типе струйных принтеров .
Электростатическое отклонение очень полезно при малых углах отклонения, но хорошо известно, что оно уступает магнитному отклонению для отклонения пучка заряженных частиц на большие углы - скажем, более 10 градусов. Причина в том, что аберрации отклонения становятся большими с увеличением угла отклонения. Это снижает возможность точной фокусировки луча. Также при электростатическом отклонении долгое время было практикой вводить луч посередине между заряженными отклоняющими пластинами, чтобы максимально избежать краевых полей. Однако методами расчета было обнаружено, что отклоняющие аберрации были бы значительно уменьшены, если бы пучок вводился со смещением в сторону притягивающей пластины. Таким образом, луч имеет тенденцию следовать эквипотенциалам, а сила отклонения перпендикулярна направлению луча. Таким образом, все электроны в пучке отклоняются на один и тот же угол. Существует индуцированный астигматизм, который можно исправить. Эта идея отклонения была проверена и проверена. Сообщается, что угол отклонения 50 градусов возможен без измеримой аберрации отклонения. Оптимальное смещение впрыска составляет примерно 1/3 зазора пластины по направлению к отклоняющей пластине. Полезный диаметр луча также составляет примерно 1/3 зазора.
использованная литература
внешние ссылки
- Интерактивный Java-апплет по электростатическому отклонению электронного луча от Вольфганга Бауэра