磁聚焦范围(磁聚焦及其应用)

虚拟屋 2022-12-24 15:17 编辑:admin 98阅读

1. 磁聚焦及其应用

加上磁场后磁聚焦时偏转板到荧光屏间是一个螺距。

励磁电流增加,螺线管里的磁感应强度也相应增加,电子聚焦的螺距将减小,当螺距减小到电子最初的汇聚点与荧光屏的距离相等时,在荧光屏上的光斑会汇聚成一个很小的点,这时就是电子的第一次聚焦。

接着继续加大励磁电流,光斑又会散开,当螺距减小到电子最初的汇聚点与荧光屏的距离的一半时,电子再次在荧光屏上聚焦,也即是第二次出现小点时是第二次聚焦。

同理,第三次出现小点时是第三次聚焦。所以第一次聚焦时偏转板到荧光屏间是一个螺距,之后聚焦螺距会越来越小,不会更多。

一束发散角不大的带电粒子束,当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时,它们有相同的螺距。

经过一个周期它们将重新会聚在另一点,这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似,因此叫磁聚焦。带电粒子在磁场中的螺线运动被广泛应用于“磁聚焦”技术,从电子枪射出的电子以各种不同的初速度进入近似均匀的恒定磁场B中,电子枪的构造保证各电子初速v的大小近似相等,v与B的夹角足够小,以致每个电子都做螺线运动。

于是虽然开始时各电子分道扬镳,但各自转了一圈后竟又彼此相会,从而得到使电子束聚焦的目的。磁聚焦在许多电真空系统(如电子显微镜)中得到广泛应用,实际中用得更多的是短线圈内非均匀磁场的磁聚焦。

2. 磁聚焦的结论

磁聚焦的原理:

如果一个带电粒子进入匀强磁场时,其速度V的方向与磁感强度 的方向成任意角度θ,则可将V分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用,垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小,却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变,其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成,为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时,螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为

R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB) (9-14a)

粒子每转一周前进的距离称为螺距,用符号表示,则

h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB) (9-14b)

上式中的T是粒子转过一周所需的时间,称为回转周期。

在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子,当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时,这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后,他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中,更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜,称为磁透镜。也可用于电子显微镜中。

3. 磁聚焦特点

一束发散角不大的带电粒子束,当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时,它们有相同的螺距。经过一个周期它们将重新会聚在另一点,这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似,因此叫磁聚焦。

带电粒子在磁场中的螺线运动被广泛应用于“磁聚焦”技术,从电子枪射出的电子以各种不同的初速度进入近似均匀的恒定磁场B中,电子枪的构造保证(1)各电子初速v的大小近似相等(2)v与B的夹角足够小,以致每个电子都做螺线运动。于是虽然开始时各电子分道扬镳,但各自转了一圈后竟又彼此相会,从而得到使电子束聚焦的目的

磁聚焦在许多电真空系统(如电子显微镜)中得到广泛应用,实际中用得更多的是短线圈内非均匀磁场的磁聚焦[1]

4. 磁聚焦原理及其应用

分解初速度,沿磁场方向的速度vcosθ,几乎相同,因为cosθ接近1,此方向做匀速直线运动。

垂直磁场方向的速度vsinθ,此方向做匀速圆周运动,周期均相同,由2πm/qB决定。一周期后水平向前运动的距离几乎相同,垂直方向均回到出发点,形成聚焦现象。

5. 磁聚焦概念

磁聚焦的原理:

  如果一个带电粒子进入匀强磁场时,其速度V的方向与磁感强度 的方向成任意角度θ,则可将V分解成平行于B和垂直于B的两个分量V∥和V⊥。因磁场的作用,垂直于B的速度分量V⊥虽不改变大小,却不断改变方向。在垂直于B的平面内作匀速圆周运动。平行于B的速度分量V∥不变,其运动是沿B方向的匀速直线运动。这两种运动的合成,为螺旋线运动。此带电粒子作螺旋运动时,螺旋线的半径(即电子在磁场中作圆运动的回旋半径)为

  R=mv⊥/(qB)=mvsinθ/(qB) (9-14a)

  粒子每转一周前进的距离称为螺距,用符号表示,则

  h=v∥*T=2πmvcosθ/(qB) (9-14b)

  上式中的T是粒子转过一周所需的时间,称为回转周期。

  在匀强磁场中某点A处有一束带电粒子,当带电粒子的速度v与B的夹角很小、各粒子速率v大致相同时,这些粒子具有相同的螺距。经一个回转周期后,他们各自经过不同的螺距轨道重新会聚到A'点。发散粒子依靠磁场作用会聚于一点的现象称为磁聚焦。它与光束经光学透镜聚焦相类似。实际应用中,更多利用它产生的非匀强磁场聚焦。短线圈的作用类似光学中的透镜,称为磁透镜。也可用于电子显微镜中。

6. 磁聚焦的应用

形成条件是:1、圆形的匀强磁场,半径为R;2、平行射入磁场的粒子,转动半径为R。带电粒子在磁场中运动的半径要和圆形磁场区域的半径相等。

一束平行带电粒子经有界磁场偏转后会聚于一点的现象为叫磁聚焦;一束带电粒子从一点向不同方向经有界磁场偏转后平行射出的现象叫磁发散。

7. 简述磁聚焦现象

磁汇聚和磁发散原理:电子在磁场中移动是会改变方向的,利用这个原理把电子束汇聚成一个小点

8. 物理磁聚焦

磁聚焦

一束发散角不大的带电粒子束,当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时,它们有相同的螺距。经过一个周期它们将重新会聚在另一点,这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似,因此叫磁聚焦。

9. 电子磁聚焦

需要看题主关注的是扫描电镜还是透射电镜,真正使用电磁透镜及电子束来模仿光学显微镜光路的是透射电镜(TEM),而这仅仅是电子显微技术的一种。扫描电镜(SEM)及扫描透射电镜(STEM)则是通过聚焦电子束在观察区域进行逐点扫描,再使用探头接收电子束在扫过的每个点的样品表面激发的二次电子(扫描电镜)或电子束穿透样品之后形成的背散射电子(扫描透射电镜)的信号来获得样品图像的。