电场磁聚焦(电子磁聚焦)

虚拟屋 2022-12-25 08:44 编辑:admin 110阅读

1. 电子磁聚焦

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。

2. 磁场磁聚焦

带电粒子在圆心匀强磁场中的磁聚焦与磁发散的特点。通过动画模拟带电粒子运动轨迹,通过几何验证粒子射出磁场时方向,分析不同方向射入带电粒子,总结磁发散模型;再根据粒子运动的可逆原理,总结磁聚焦模型,最后习题巩固。

3. 磁聚焦是什么

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。

4. 磁聚焦及其应用

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. 什么叫磁聚焦

短线圈、显像管、电子显微镜和真空器件等是磁聚焦。

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. 电子射线的磁聚焦

汤姆孙发现阴极射线是高速运动的电子流——并且发现了电子。科学界此前普遍认为原子已经是最小的基本粒子了。汤姆孙发现电子,是人类历史上第一次观察到比原子更小的粒子。电子的发现和阴极射线的实验研究联系在一起的,而阴极射线的发现和研究又是以真空管放电现象开始的.早在1858年,德国物理学家普吕克在利用放电管研究气体放电时发现了阴极射线.普吕克利用真空泵,发现随着玻璃管内空气稀薄到一定程度时,管内放电逐渐消失,这时在阴极对面的玻璃管壁上出现了绿色荧光.当改变管外所加的磁场时,荧光的位置也会发生变化,可见,这种荧光是从阴极所发出的射线撞击玻璃管壁所产生的。阴极射线究竟是什么呢?在19世纪后30年中,许多物理学家投入了研究.当时英国物理学家克鲁克斯等人已经根据阴极射线在磁场中偏转的事实,提出阴极射线是带负电的微粒,根据偏转算出阴极射线粒子的荷质比(e/m),要比氢离子的荷质比大1000倍之多.当时,赫兹和他的学生勒纳德,在阴极射线管中加了一个垂直于阴极射线的电场,企图观察它在电场中的偏转,为此他们认为阴极射线不带电.实际上当时是由于真空度还不高,建立不起静电场.J.J.汤姆生设计了新的阴极射线管(上图),在电场作用下由阴极C发出的阴极射线,通过Α和B聚焦,从另一对电极D和E间的电场中穿过.右侧管壁上贴有供侧量偏转用的标尺.他重复了赫兹的电场偏转实验,开始也没有看见任何偏转.但他分析了不发生偏转的原因可能是电场建立不起来。于是,他利用当时最先进的真空技术获得高真空,终于使阴极射线在电场中发生了稳定的电偏转,从偏转方向也明确表明阴极射线是带负电的粒子.他还在管外加上了一个与电场和射线速度都垂直的磁场(此磁场由管外线圈产生),当电场力eE与磁场的洛仑兹力evB相等时,可以使射线不发生偏转而打到管壁中央。经过推算可知,阴极射线粒子的荷质比e/m≈1011C/kg.通过进一步的实验,汤姆生发现用不同的物质材料或改变管内气体种类,测得射线粒子的荷质比e/m保持不变.可见这种粒子是各种材料中的普适成分。1898年,汤姆生又和他的学生们继续做直接测量带电粒子电量的研究.其中之一就是用威尔逊云室,测得了电子电荷是1.1x10-19C,并证明了电子的质量约是氢离子的千分之一.于是,汤姆生最终解开了阴极射线之谜.这以后不少科学家较精确地测量了电子的电荷值,其中有代表性的是美国科学家密立根,在1906年第一次测得电子电荷量e=l.34X10-19C,1913年最后测得e=1.59x10-19C.在当时条件下,这是一个高精度的测量值.近代精确的电子电荷量e=1.60217733(49)x10-19C(括号中的值是测量误差).

7. 物理磁聚焦

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,

8. 电子束磁聚焦

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。

9. 磁聚焦现象

平行射入的粒子束依靠磁场作用会聚于一点的现象称为“磁聚焦”;粒子束由磁场中某一点发散射出,在磁场的作用下,最后都平行飞出磁场,称为“磁发散”。

不管是磁聚焦还是磁发散,其磁场均为一个以R为半径的圆。