От лат evaporo испаряю и греч grapho пи­шу), метод получения изображений объектов в их собственном (обычно ик) тепловом излучении. Предложен нем

Вид материала

Документы

Содержание Электронно-ионная эмиссия Электронно-лучевой осцил­лограф Электронно-оптический пре­образователь Электронные зеркала Рис. 1. Осесимметричные двухэлектродные электронные зеркала: V Рис. 2. Электростатич. цилиндрич. элект­ронное зеркало: 1 и 2 — электроды с потен­циалами V Рис. 3. Электростатич. трансаксиальное электронное зеркало: 1 и 2 — электроды с потенциалами V Электронные линзы Рис. 1. Диафрагма с круглым отверстием (собирающая): 1 — электрод-диафрагма Рис. 9. Дублет из двух квадрупольных электростатич. линз, поля к-рых повёрнуты вокруг оптич. оси z системы одно относитель­но др Электронные призмы Рис. 2. Отклонение пучка заряж. ч-ц магн. призмой: а — вид спереди; б — вид сверху; 1 — полюса магнита призмы: 2 — пучок заряж. Электронные пучки В. М. Кельман, И. В. Родникова.

Подобный материал:

• Реферат по русскому языку на тему: «Типы словарей», 284.65kb.
• Метод распознавания изображений гистологических препаратов в задачах медицинской диагностики, 31.25kb.
• Конспект лекций для 16-и часового курса начертальная геометрия издание 2-ое, 578.52kb.
• Обработка и передача изображений, 243.48kb.
• Социоло́гия (от лат socius общественный; др греч. λόγος мысль, причина) наука о закономерностях, 85.75kb.
• Isbn 5-7262-0634 нейроинформатика 2006, 165.42kb.
• М. В. Лычагин Зав кафедрой д э. н., профессор, 986.65kb.
• Предложен метод неразрушающего акустического контроля многофазных макрооднородных композитных, 14.58kb.
• От греч autos -сам, bios жизнь, grapho пишу, лит прозаический жанр; как правило, последовательное, 2051.5kb.
• М. В. Корытова научный руководитель Р. Т. Файзуллин, д т. н., профессор Омский государственный, 26.14kb.

ЭЛЕКТРОННО-ИОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание ионов телом при облучении его поверхности потоком эл-нов. Часть кинетич. энергии эл-на расходуется на разрыв связи ч-цы с поверхностью.

• См. лит. при ст. Ионная эмиссия.

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОСЦИЛ­ЛОГРАФ, см. Осциллограф электронно­лучевой,

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ, электровакуумные приборы, в к-рых для световой индикации, ком­мутации и др. целей используется уз­кий электронный пучок. В осциллотрафич. трубках и кинескопах электронный луч создаёт на люминесцирующем экране светящееся пятно. Спец. отклоняющая система и моду­лирующий электрод могут перемещать луч, а следовательно, и пятно по экрану и изменять его яркость. В ре­зультате на экране возникает изобра­жение. В накопительных и передающих телевизион­ных Э. п. электронный луч обегает (сканирует) мишень. В знаковых Э. п. электронное пятно на экране формируется в виде знаков, в элект­ронных коммутаторах электронный луч переключает разл. цепи.

• Шерстнев Л. Г., Электронная оп­тика и электронно-лучевые приборы, М., 1971; Жигарев А. А., Электронная оп­тика и электроннолучевые приборы, М., 1972.

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕ­ОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преоб­разования невидимого глазом изоб­ражения объекта (в ИК, УФ и рентг. лучах) в видимое либо для усиления яркости видимого изображения. В основе действия ЭОП лежит преобразо­вание оптич. или рентг. изображения в электронное с помощью фотока­тода, а затем электронного изобра­жения в световое (видимое), получа­емое на катодолюминесцентном экране (см. Катодолюминесценция, Люминофоры).



В ЭОП (рис.) изображение объ­екта А проецируется с помощью объектива О на фотокатод Ф (при использовании рентг. лучей теневое изображение объекта проецируется на фотокатод непосредственно). Излуче­ние от объекта вызывает фотоэлект­ронную эмиссию с поверхности фотокатода, причём величина эмиссии с разл. участков последнего изменя­ется в соответствии с распределением яркости спроецированного на него изображения. Фотоэлектроны уско­ряются электрич. полем на участке между фотокатодом и экраном, фоку­сируются электронной линзой (ФЭ — фокусирующий электрод) и бомбар­дируют экран Э., вызывая его люми­несценцию. Интенсивность свечения отдельных точек экрана зависит от плотности потока фотоэлектронов, вследствие чего на экране возникает видимое изображение объекта. Раз­личают ЭОП одно- и многокамерные (каскадные); последние представ­ляют собой последоват. соединение двух или более однокамерных ЭОП.

Интегральная чувстви­тельность ЭОП определяется гл. обр. свойствами используемого фото­катода, напр. у ЭОП с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом, при­меняемого в ИК диапазоне, чувстви­тельность достигает 70 мкА/лм, а мно­гокомпонентный фотокатод, исполь­зуемый в ЭОП для усиления яркости видимого изображения, обладает чув­ствительностью до 10³ мкА/лм. Раз­решающая способность ЭОП лежит в пределах 25—60 штри­хов на 1 мм. Коэффициент преобразования — отноше­ние излучаемого экраном светового потока к лучистому потоку, падаю­щему от объекта на фотокатод,— у кас­кадных ЭОП достигает 10⁶ и более.

Осн. недостатки каскадных ЭОП — малая разрешающая способность и сравнительно высокий темновой фон, ухудшающие качество изображения. Эти недостатки устраняют, применяя волоконно-оптич. пластины, состоя­щие из световодов диаметром 10—20 мкм и ЭОП с микроканаль­ным усилителем. В ЭОП этого типа на пути фотоэлектронов вместо электронной фокусирующей системы располагается стеклянная пластина,

пронизанная множеством каналов диа­метром 15—25 мкм, внутренняя по­верхность к-рых покрыта материалом с большим коэфф. вторичной элект­ронной эмиссии. Каждый канал является по существу фотоэлектронным умножителем, усиливающим фототок элемента изображения в 10⁵—10⁶ раз. Электроны от каждого канала попа­дают в соответствующую точку эк­рана, формируя видимое изображение. В микроканальных ЭОП отпадает не­обходимость применения электронной фокусировки.

В нек-рых типах ЭОП изображение регистрируется матрицей из электроночувствит. элементов (в кол-ве 10 — 100), установленной вместо люми­несцентного экрана.

ЭОП применяются в ИК технике, спектроскопии, медицине, яд. физике, астрономии, телевидении, для пре­образования УЗ изображения в ви­димое (см. Визуализация звуковых по­лей). Совр. многокамерные ЭОП по­зволяют регистрировать на фотоэмуль­сии световые вспышки (сцинтилляции) от одного эл-на, испускаемого вход­ным фотокатодом.

• Зайдель И. Н., Куренков Г. И., Электронно-оптические преобразователи, М., 1970; Козелкин В. В., У с о л ь ц е в И. Ф., Основы инфракрасной техники, 2 изд., М., 1974.

И. Ф. Усольцев.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЗЕРКАЛА, элект­рич. или магн. системы, отражающие пучки эл-нов и предназначенные либо для получения с помощью таких пучков электронно-оптич. изображе­ний либо для изменения направления движения эл-нов. Большинство Э. з.— системы, симметричные относительно нек-рой оси (см. Электронная и ион-



Рис. 1. Осесимметричные двухэлектродные электронные зеркала: V₁ и V₂ — потенциалы электродов. Тонкие линии — сечения экви­потенциальных поверхностей плоскостью ри­сунка. Линии со стрелками — траектории эл-нов с разной энергией. Зеркала а и б всегда рассеивающие. Зеркала в, г и 9 могут быть как рассеивающими, так и собираю­щими.

883


ная оптика). Электростатич. осесимметричные Э. з. (рис. 1) исполь­зуют для создания правильных электронно-оптич. изображений объектов. Если последний электрод такого Э. з. сплошной и эл-ны меняют направление движения непосредственно вблизи его поверхности, то можно получить уве­личенное изображение микрорельефа этой поверхности.



Рис. 2. Электростатич. цилиндрич. элект­ронное зеркало: 1 и 2 — электроды с потен­циалами V₁ и V₂.


В зеркальном элект­ронном микроскопе используется имен­но это св-во Э. з. Цилиндриче­ские Э. з. с двумерным электрич. (рис. 2) или магн. полем (напряжён­ность поля внутри зеркала не зависит от координаты х) применяют для из­менения направления электронных пучков, причём для эл-нов, движу­щихся в ср. плоскости зеркала, угол падения равен углу отражения, как и при отражении луча света от



Рис. 3. Электростатич. трансаксиальное электронное зеркало: 1 и 2 — электроды с потенциалами V₁ и V₂; R — радиус кривизны зазора между электродами.

оптич. зеркала. Т. н. трансаксиальные Э. з. (рис. 3) отлича­ются малыми аберрациями (погреш­ностями изображений) в направлении, параллельном средней плоскости Э. з.

• См. лит, при ст. Электронная и ионная оптика,

В. М. Кельман, И. Б. Родникова.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЗЫ, устройства, предназначенные для формирования пучков эл-нов, их фокусировки и создания электронно-оптич. изобра­жений объектов (см. Электронная и ионная оптика, Электронный микро­скоп). Аналогичные устройства, в к-рых используются пучки ионов, наз. ионными линзами. В Э. л. и ионных линзах воздействие на элект­ронные (ионные) пучки осуществля­ется электрич. или магн. полями; соответственно эти линзы наз. элект­ростатическими или магнитными. Э. л. классифицируют по виду симметрии их поля и по его др. характерным признакам.

Простейшей осесимметричной электростатич. Э. л. является диафрагма с круглым отвер­стием, поле к-рой граничит с одной или с обеих сторон с однородными электрич. полями (рис. 1). В зависи­мости от распределения потенциала



Рис. 1. Диафрагма с круглым отверстием (собирающая): 1 — электрод-диафрагма;

2 — эквипотенциальные поверхности; 3 — траектории эл-нов; F — фокус линзы. Одно­родное поле примыкает к диафрагме слева. При эквипотенциалях проставлены соот­ветствующие им значения потенциалов в условных единицах, причём потенциал при­нят равным нулю там, где равна нулю ско­рость эл-нов; V=30 — потенциал элект­рода. Продольная составляющая E_z напря­жённости Е электрич. поля тормозит эл-ны, поперечная составляющая Е_r их фокуси­рует.


она может служить собирающей или рассеивающей линзой. Если поля с обеих сторон осесимметричной элект­ростатич. Э. л. отсутствуют, т. е. к ней примыкают области пр-ва с пост. потенциалами V₁ и V₂, и если эти потенциалы различны, то Э. л. наз. иммерсионной (рис. 2); при одинаковых потенциалах линза носит назв. одиночной (такая линза состоит из трёх и более электродов). При прохождении эл-нов через им­мерсионную линзу их скорости из­меняются, одиночные линзы остав­ляют эти скорости неизменными. Иммерсионные и одиночные линзы — всегда собирающие.






Рис. 2. Иммерсионные электронные линзы, состоящие из двух диафрагм (а) и двух ци­линдров (б): тонкие линии — эквипотенциали; кривые со стрелками — траектории заряженных ч-ц; V₁ и V₂ — потенциалы электродов.


В нек-рых электростатич. Э. л. одним из электродов служит катод. Такие, т. н. катодные, Э. л. ускоряют испущенные катодом эл-ны и форми­руют из них электронный пучок. Катодная Э. л., состоящая лишь из двух электродов — катода и анода, не мо­жет создать сфокусированный элект­ронный пучок; для достижения фо­кусировки в конструкцию линзы вво­дят дополнительный, т. н. фокусиру­ющий электрод (рис. 3).




Рис. 3. Катодная электронная линза: 1 — катод; 2 — фокусирующий электрод; 3 — анод; тонкие линии — эквипотенциали. На верхней шкале проставлены значения потенциалов (потенциал катода принят рав­ным нулю); О — одна из точек катода; за­штрихованное пространство — сечение об­ласти, занятой потоком эл-нов, испущенных точкой О.


Осесимметричные маг­нитные линзы выполняются в виде катушки из изолиров. проволоки, обычно заключённой в железный пан­цирь с кольцевой щелью для усиле­ния и концентрации магн. поля линзы. Для создания линз с очень малыми фо­кусными расстояния­ми необходимо макси­мально уменьшить




Рис. 4. Магн. линза с полюсными наконечни­ками: 1 — катушка воз­буждения; панцирь 2 служит магнитопроводом. Полюсные наконеч­ники 3 концентрируют магн. поле на неболь­шом участке вблизи оптич. оси линзы 2.


протяжённость фокусирующего поля; с этой целью применяются полюс­ные наконечники (рис. 4). Поле магн. линзы может возбуждаться также пост. магнитом.

Электродами цилиндриче­ских электростатических Э. л. служат обычно диафрагмы со щелью или пластины, расположенные симметрично относительно ср. пло­скости линз (рис. 5). Классификация цилиндрич. Э. л. аналогична приве­дённой для осесимметричных Э. л. (существуют линзы-диафрагмы, иммер­сионные, одиночные и катодные ци­линдрич. Э. л.; рис. 6). Цилиндри-

884


ческими могут быть и магнитные Э. л. (обычно с железным панцирем). Поля трансаксиальных электростатич. Э. л. (рис. 7) обладают симметрией вращения относительно оси (ось х на рис.), расположенной перпендикулярно к оптич. оси системы z.



Рис. 5. Электростатич. цилиндрич. линзы: а — диафрагма со щелью: б — иммерсион­ная линза, составленная из двух пар пла­стин. В области прохождения заряж. ч-ц поля линз не изменяются в направлении, параллельном щелям диафрагм или зазорам между пластинами соседних электродов.




Рис. 6. Сечения электродов электростатич. цилиндрич. линз плоскостью, проходящей через ось z перпендикулярно к средней плос­кости: а — цилиндрич. (щелевая) диафрагма; б — иммерсионная цилиндрич. линза; в — одиночная цилиндрич. линза; г — катодная цилиндрич. линза; V₁, V₂ — потенциалы со­ответствующих электродов.


В сечениях, параллельных средней плоскости yz такой линзы, эквипотенциальные поверхности име­ют форму окружностей или, если поле ограничено, их частей, как и сечения сферич. поверхностей обычных оптич. линз. Аберрации трансаксиальной линзы в направлении, параллельном средней плоскости, невелики.

Особый класс Э. л. образуют квадрупольные электростатич. и магн. Э. л. Их поля имеют две пло­скости симметрии, а векторы напряжённостей полей в области движения



Рис. 7. Электростатич. трансаксиальная линза с электродами в виде двух соосных цилиндров с кольцевыми щелями для про­пускания пучка ч-ц: 1 — цилиндрич. элект­роды; 2 — траектории заряж. ч-ц; V₁ и V₂ — потенциалы электродов. Пучок, выходящий из точки А предмета, после прохождения поля линзы становится астигматическим и образует два линейных изображения В и В'. При определённом подборе параметров линза может давать стигматическое (точка в точку) изображение.


заряж. ч-ц почти перпендикулярны к их скоростям (рис. 8). Такие линзы фокусируют пучок в одном направ­лении и рассеивают его в другом, перпендикулярном к первому, созда­вая линейное изображение то­чечного предмета. Применяя две установленные одна за другой квадрупольные Э. л. (дублет, рис. 9), поля к-рых повёрнуты одно по отно­шению к другому на 90° вокруг их общей оптич. оси, можно получить систему, собирающую пучок в двух взаимно перпендикулярных направле­ниях и дающую при надлежащем вы­боре параметров Э. л. стигматиче­ское изображение (точка отображается точкой).



Рис. 8. Сечения квадрупольных электроста­тич. (а) и магн. (б) электронных линз, пер­пендикулярные направлению движения пуч­ка заряж. ч-ц: 1 — электроды; 2 — силовые линии полей; 3 — магн. полюс; 4 — катуш­ка возбуждения.



Рис. 9. Дублет из двух квадрупольных электростатич. линз, поля к-рых повёрнуты вокруг оптич. оси z системы одно относитель­но другого на угол 90°.


Квадрупольные Э. л. могут воздействовать на пучки заряж. ч-ц со значительно большими энергиями, а в случае магнитных линз — и с большими массами, чем осесимметричные Э. л.

• См. лит. при ст. Электронная и ионная оптика.

В. М. Кельман, И. В. Родникова.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИЗМЫ, элект­ронно-оптические системы (соответст­венно ионные призмы — ионно-оптические), предназначенные для откло­нения пучков заряж, ч-ц или для раз­деления таких ч-ц по энергиям и массам. Э. п. получили своё назв. в рамках общей аналогии между элект­ронной и ионной оптикой и оптикой световых лучей. Среди многочисл. типов Э. п. (см. Электронная и ионная оптика) наиболее близкими анало­гами светооптич. призм явл. те Э. п., к-рые оставляют падающий на них параллельный пучок заряж. ч-ц па­раллельным и после отклонения. Про­стейшей электростатич. Э. п. такого типа явл. телескопич. система из двух цилиндрич. иммерсионных элект­ронных линз (рис. 1). Задний линей­ный фокус А В первой линзы совпа­дает с передним линейным фокусом второй. Электростатич. поле телеско­пич. системы «двумерно» (оно не из­меняется в направлении, параллель-

ном оси х на рис.) и симметрично относительно средней плоскости ху, вблизи к-рой движутся ч-цы. Парал­лельный пучок падает на телескопич. систему под углом ₁ к оси у и выхо­дит под углом ₂, сохраняя свою параллельность. При этом выполня­ется равенство:

sin₂/sin₁=V₁/V₂ ,

где V₁ — потенциал первого участка Э. п. и пр-ва перед ним, V₂ — потен­циал последнего участка призмы и пр-ва за ним. Потенциал V принят равным нулю там, где равна нулю



Рис. 1. Телеско­пич. система, со­стоящая из двух цилиндрич. иммерсионных элек­тростатич. линз: 1,2 — электроды, составляющие первую по ходу пучка цилиндрич. линзу, 2, 3 — вто­рую; линии со стрелками — про­екции траекторий заряж. ч-ц на плоскости уz и xy; АВ — линей­ный фокус.


скорость ч-ц. При этом условии электронно-оптич. показатель преломления n_э=V. Т. о., отклонение пучка заряж. ч-ц в телескопич. системе подчиняется закону, аналогичному Снелля закону преломления в световой оптике. Для увеличения дисперсии применяют сложную Э. п., состоящую из двух телеско­пич. систем, рас­положенных под углом друг к дру­гу. Такие Э. п. служат диспергирующими элементами в электронных спектрометрах.



Рис. 2. Отклонение пучка заряж. ч-ц магн. призмой: а — вид спереди; б — вид сверху; 1 — полюса магнита призмы: 2 — пучок заряж. ч-ц; АВ — линейный фо­кус.


В .магн. Э. п. с «двумерным» полем роль цилиндрич. линз играют поля рассеяния на краях магн. полюсов. При определённом угле падения пучка на призму эти поля образуют теле­скопич. систему (рис. 2). Э. п. ши­роко применяются в бета-спектромет­рах и масс-спектрометрах. В послед­них дисперсия ионов по массе осуще­ствляется магн. Э. п., а электроста­тич. Э. п. применяются для фокуси­ровки по энергии.

•Арцимович Л. А., Лукья­нов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, 2 изд., М., 1978; Кельман В. М. и др., Элект­ронно-оптические элементы призменных

885


спектрометров заряженных частиц, Алма-Ата, 1979; Призменные бета-спектрометры и их применение, Вильнюс, 1971; Примене­ние призменных бета-спектрометров, Виль­нюс, 1974.

В. М. Кельман, И. В. Родникова.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ, направ­ленные потоки эл-нов, поперечные размеры к-рых обычно значительно меньше их длины. Э. п. впервые были обнаружены в газовом разряде, про­исходящем при пониженном давле­нии: наблюдались слабое голубое све­чение вдоль оси газоразрядной трубки и флуоресценция стеклянных стенок трубки, к-рые объяснялись воздей­ствием т. н. катодных лучей (опыты англ. физика У. Крукса). Дальнейшие исследования привели к открытию эл-на (англ. физик Дж. Дж. Томсон, 1897), а сами лучи были отождествлены с потоками эл-нов.

В наст. время формированием, фо­кусировкой и отклонением Э. п., а также вопросами их использования за­нимается электронная оптика (см. Электронная и ионная оптика). Для создания Э. п. служат электронные пушки, для их фокусировки — элект­ронные линзы, а для отклонения — различные отклоняющие системы (см. Электронные зеркала, Электронные призмы). Дополнительные трудности представляет фокусировка Э. п. с большой силой тока I при умеренном ускоряющем напряжении V, т. е. с большими значениями величины I/V^3/2, наз. первеансом пучка. При этом существ. роль начинает играть пространственный заряд пучка, при­водящий к его размытию. Для пре­дотвращения такого размытия может применяться направленное вдоль оси пучка магн. поле либо ряд электрич. и магн. линз, расположенных на пути эл-нов.

Поскольку Э. п. представляют собой системы, движение к-рых описывается ур-ниями механики в форме Гамиль­тона, то для них справедлива Лиувилля теорема. При рассмотрении св-в Э. п. без учёта его рассеяния на остаточном газе движение каждого эл-на целе­сообразно представлять точкой в ше­стимерном фазовом пр-ве, а в каче­стве канонич. переменных, определя­ющих положение этой точки, выбрать декартовы координаты эл-на х, у, z и проекции его импульса р_х, р_у, p_z (см. Гамильтона функция). Тогда в соответствии с теоремой Лиувилля:

∫dxdydzdp_xdp_ydp_z=const,

причём интегрирование ведётся по всему фазовому объёму, заполненному представляющими точками. Теорема Лиувилля во мн. случаях значительно облегчает определение поперечных раз­меров, апертуры, плотности тока и др. параметров пучка в разл. его частях, е9ли достаточно полно из­вестны его параметры в к.-л. одной

его части, напр. вблизи катода. Уг­ловой и энергетический разброс за­ряж. ч-ц пучка и взаимное смещение траекторий характеризуют т. н. эмиттансы пучка, связанные с проек­циями его фазового объёма на соот­ветствующие плоскости.

Применение Э. п. послужило ос­новой для создания целых отраслей техники: электронная микроскопия, телевидение, радиолокация, техника СВЧ, электронные ускорители и др. См. также Ионные пучки.

• Пирс Дж. Р., Теория и расчет элект­ронных пучков, пер. с англ., М., 1956; Кельман В.М., Явор С. Я., Элект­ронная оптика, 3 изд., Л., 1968; 3 и н ч е н к о Н. С., Курс лекций по электрон­ной оптике, 2 изд., Хар., 1961; Л о у с о н Дж., Физика пучков заряженных частиц, пер. с англ., М., 1980.

В. М. Кельман, И. В. Родникова.