圆电子透镜.ppt

电子光学第四章圆电子透镜匿待牲债冈诣吨糯篆键历扒采鹅陋煽猜糟益昔脸僳柯派掇详兄菊算沾挟诗圆电子透镜圆电子透镜第四章圆电子透镜一、静电透镜1、分类2、每种透镜的聚焦特性二、磁透镜1、分类2、每种透镜的聚焦特性栽隧暑痉厩糯号扁藻身拣南桌隘兄布胖田抒瘟加琅卑唤硕缉鸟惜背丫谐漓圆电子透镜圆电子透镜第四章圆电子透镜4-1静电透镜静电透镜的分类若将旋转对称几何形状的电极系统分别加上一定的电压,则可形成旋转对称电场,场的等位面是旋转对称几何面,它们对于电子轨迹起着折射作用。这种加有一定电压的具有旋转对称几何形状的电极系统称为静电透镜。静电透镜可以分为四类:单光阑透镜;浸没透镜;单电位透镜;浸没物镜。静电透镜的分类是根据轴上的电位分布不同确定的。我们知道,静电透镜的等位面形状与电位零点无关,但是透镜的光学性质与电子的折射率有关,而折射率是规范化电位的平方根,因此电位的表示要采用规范化电位,即以初始动能为零时的电位作为零点。这样可以做到规范化电位成比例变化时,透镜的光学性能不变。(1)判断静电透镜各部分场对电子的作用是会聚还是发散,主要看的二次微商大于零还是小于零,不能等于零,说明,应存在非均匀的轴向电场。轴上电位分布(2)利用轴向磁场的二次微商讨论透镜的会聚和发散作用电子的运动方程为:将近轴的电位表达式代入,得到一级近似运动方程稳暑草教楚堪阎介尊腆甘炕册疚首驰陷瞒巾勋赎板聊膨石蚕疑痪迸文获行圆电子透镜圆电子透镜该方程也表示了在静电场中电子所受的作用力。从上式中可以看出:当>0时,作用力指向轴,表示电子受到会聚作用当<0时,作用力背向轴,表示电子受到发散作用但是,整个透镜区可能存在电位二阶微分大于零,小于零和等于零的情况,这就是说一个区域同时存在聚焦,散焦作用,衡量透镜的聚焦作用应考虑综合效应。,即焦点在场外,该透镜称为短透镜。对于短透镜,光学本领较弱,可以近似认为在透镜内电子轨迹高度不变,即=常数,这时高斯轨迹方程的求解可以简单。(1)利用高斯轨迹方程推导出静电薄透镜焦距公式假设电子射线从左方沿着与轴平行的方向射入透镜空间,经透镜作用向轴偏转,交轴上一点为焦点,主平面与焦点的距离即为焦距。利用旁轴轨迹方程:将上式从物区间一点到像一点积分,并假设电子在透镜场区的作用时间很短,轨迹的高度近似不变为常数,得到:其中:为物方空间的电位,为像方空间电位,由上图得到几何关系如下:吻瘤旬孙妥休段低盒俊攻吴乓省渺潭晤撵笼魄灸蔡美囱颐摔超俱涉拷绵诀圆电子透镜圆电子透镜进入透镜的是平行射线,应该有,因此(4-5)式为:因为通过透镜后轨迹为直线飞行,因此有几何关系,所以同样有时,,,即它是衡量一个透镜聚焦能力的重要指标。将上式作分部积分由于在物和像空间,场强等于零,因此上式第一项为零,,可以得到简正旁轴轨迹方程为:仍然假设透镜为短透镜,在场外,电子入射轨迹和出射轨迹为直线,此时可以假设透镜内为常数,入射透镜的初始条件为常数常数混员字桓跟砖庸汲惟代湖杏藏馅唤丽乃冗甘啃署档悍菩蚊其岭凹茁辞羞遵圆电子透镜圆电子透镜积分(4-18)式,得到根据初始条件,因此有定义简正焦距为,那么同理,可得纽撬瘦捉藤记邑活焙姻歪缅辆祟烬她叶什湿耀糠帮秘疗臣驹笑恶丘傲职奏圆电子透镜圆电子透镜