Електронна оптика електростатичних полів». Розподіл потенціалу в аксиально-симетричному електричному полі, страница 10

2)  Запустимо ще 3 електрони:

З рис.3,3. видно,що якщо змінювати точку вльоту електрона при нульовому куті, фокус буде незмінним. Це пояснюється тим, що залежно від точки вльоту, на електрон діє сила, яка пропорційна відстані від осі z. Тобто, чим далі електрон влітає від осі тим більша радіальна сила на нього діє.

Рис.3.3  Траекторія руху кількох електронів у полі лінзи.

Змінимо кути влету електронів (рис.3,4.) при цьому фокус буде відсутній. Це пояснюється тим, що електрони, які влітають під деяким кутом, зазнають дії відхиляючої сили, завдяки чому траєкторіїї у зоні з однорідним полем будуть не прямими, а відрізками парабол. Траекторії електронів не перетинаються в одній точці, відсутня фокусна відстань. Можемо зробити висновок, що імерсійна лінза для не параксіальних електронів не є електронною лінзою.

Рис.3.4 Траекторія руху кількох електронів з різними кутами влету.

4) Змінимо пропорційно (в 2 рази) геометричні розміри електродів початкової лінзи (рис.2.13.). Фокусна відстань у цьому випадку дорівнює 38.82 мм. Видно, що при пропорціній зміні розмірів лінзи, фокусна відстань змінюється також пропорційно, у нашому випадку – в 2 рази. Таку ситуацію можна пояснити, виходячи з рівняння 1.11., воно однорідне відносно r. Електрон більше часу проводить під дією поля лінзи, і його траєкторія геометрично подібна до попередньої.

Рис.3.5 .Вплив пропорційної зміни розмірів електродів на рух електрона.

5) Змінимо пропорційно (в 2 рази) потенціали електродів початкової лінзи (Рис.3.6). Фокус не змінюється. Це пояснюється тим, що рівняння (1.11) однорідно відносно потенціалу, тому збільшення (зменшення) потенціалу в однакове число разів в усіх точках поля не змінює траекторії електронів.

Рис.3.6 .Вплив пропорційної зміни потенціалів електродів на рух електрона.

6) Поміняємо потенціали на електродах початкової лінзи: U1=50, U2=700 (рис.3.7). Фокусна відстань у цьому випадку дорівнює 46,90 мм. Видно, що в обох випадках (U1<U2 і U1>U2) лінза залишається збираючою. Збираюча дія імерсіойної лінзи в любих випадках якісно випливає з того факта, що в любому випадку електрони проходять збираючу область поля лінзи з меншими швидкостями, ніж розсіювальну.

Електрон потрапляє у гальмівне  поле першого циліндра, а потім у прискорювальне поле другого циліндра. U₀"(z)>0у полі першого циліндра, то радіальна сила напрямлена до осі z, U₀"(z)<0 у полі другого циліндра, то радіальна сила направлена від осі z.

Рис.3.7.Вплив зміни потенціалів електродів на рух електрона.

2.2.4  Одиночна лінза.

1)  Задамо геометричні параметри та потенціали електродів одиночної лінзи відповідно до рис.2.16.

Картина поля для одиночної лінзи із заданими параметрами показана на рис.4.1.

Рівність потенціалів крайових електродів зумовлює протилежний напрям поля по обидві сторони від середньої площини лінзи. Тому поле одиночної лінзи завжди має впадину або випуклість (в залежності від потенціалів на електродах ) – що можна побачити на рис.4.2  Одиночна лінза має як розсіювальні області так і збираючу, або навпаки, але у будь-якому випадку одиночна лінза являється збиральною.