«Электронные призмы»

электроннооптические (соответственно ионные призмы — ионнооптические) системы, предназначенные для отклонения пучков заряженных частиц или для разделения таких частиц по энергии и массе. Э. п. получили своё название в рамках общей аналогии между электронной и ионной оптикой (См. Электронная и ионная оптика) и оптикой световых лучей. Среди многочисленных типов Э. п. наиболее близкими аналогами светооптических призм являются те Э. п., которые оставляют падающий на них параллельный пучок заряженных частиц параллельным и после отклонения. Простейшей электростатической Э. п. такого типа служит телескопическая система, составленная из двух цилиндрических иммерсионных электронных линз (См. Электронные линзы) (рис. 1). Задний линейный фокус АВ первой линзы совпадает с передним линейным фокусом второй. Электростатическое поле телескопической системы «двухмерно» (оно не изменяется в направлении, параллельном оси х) и симметрично относительно средней плоскости ху, вблизи которой движутся частицы. Параллельный пучок падает на телескопическую систему под большим углом ϑ₁ к оси у и выходит под углом ϑ₂, сохраняя свою параллельность. При этом выполняется равенство

sin ϑ₂/ sin ϑ₁ = ,

где V₁ — потенциал первого участка Э. п. и пространства перед ним, V₂ — потенциал последнего участка призмы и пространства за ним. Как известно, Потенциал электростатический можно определять с точностью до произвольной постоянной, принимая его равным нулю там, где это диктуется соображениями удобства. В данном случае, как и в большинстве задач электронной и ионной оптики, потенциал принимают равным нулю там, где равна нулю скорость частиц. При этом условии электроннооптический Преломления показательn_э = Снелля закон преломления) в световой оптике. Для увеличения дисперсии применяют сложную Э. п., состоящую из двух телескопических систем, расположенных под углом друг к другу. Такие Э. п. служат диспергирующими элементами в электронных спектрометрах.

В магнитной Э. п. с «двухмерным» полем роль цилиндрических линз играют поля рассеяния на краях магнитных полюсов. При определённом угле падения пучка на призму эти поля образуют телескопическую систему (рис. 2).

Лит.: Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, М., 1972; Кельман В. М., Явор С. Я., Электронная оптика, 3 изд., Л., 1968; Призменные бета-спектрометры и их применение, Вильнюс, 1971; Применение призменных бета-спектрометров, Вильнюс, 1974.

В. М. Кельман, И. В. Родникова.

Рис. 1. Телескопическая система, состоящая из двух цилиндрических иммерсионных электростатических линз: 1, 2 - электроды, составляющие первую по ходу пучка цилиндрическую линзу, 2, 3 - вторую линзу; ломаные линии со стрелками - проекции траекторий заряженных частиц на плоскости yz и ху; А В- линейный фокус. (Название «цилиндрический» применительно к электронным линзам указывает на то, что они могут действовать на электронный пучок так же, как цилиндрическая светооптическая линза на световой пучок.)

Рис. 2. Отклонение пучка заряженных частиц магнитной призмой: 1 — полюса магнита призмы; 2 — пучок заряженных частиц; АВ — линейный фокус.

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, параллельном оси х на рис.) и симметрично относительно средней плоскости ху, вблизи к-рой движутся ч-цы. Параллельный пучок падает на телескопич. систему под углом q1 к оси у и выходит под углом q2, сохраняя свою параллельность. При этом выполняется равенство:

sinq2/sinq1=OV1/OV2,

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 скорость ч-ц.

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.

При этом условии электронно-оптич. показатель преломления nэ=OV. 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 спектрометров заряженных частиц,.

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИЗМЫ

- электронно-оптические (соответственно, ионные призмы - ионно-оптические) системы, предназначенные для отклонения пучков заряж. частиц или для разделения таких частиц 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. наиболее близкими аналогами светооптич. призм являются те Э. <п., к-рые оставляют падающий на них параллельный пучок заряж. частиц параллельным и после отклонения. Простейшая электростатич. Э. <п. такого типа - телескопич. система из двух цилиндрич. иммерсионных электронных линз (рис. 1).

Рис. 1. Телескопическая система, состоящая из двух ци линдрических иммерсионных элект ростатических линз: 1, 2- электроды, составляющие первую по ходу пучка цилиндрическую линзу, 2, 3 - вторую; кривые со стрелками- проекции траекторий заряженных частиц на плос кости yz и ху; AB - линейный фокус.

Задний линейный фокус АВ первой линзы совпадает с передним линейным фокусом второй. Электростатич. поле телескопич. системы "двумерно" (оно не изменяется в направлении, параллельном оси x на рис.) и симметрично относительно ср. плоскости ху, вблизи к-рой движутся частицы. Параллельный пучок падает на телескопич. систему под углом q₁ к оси у и выходит под углом q₂, сохраняя свою параллельность. При этом выполняется равенство

где V₁ - потенциал первого участка Э. <п. и пространства перед ним, V₂ - потенциал последнего участка призмы и пространства за ним. Потенциал V принимают равным нулю там, где равна нулю скорость частиц. При этом условии электронно-оптич. показатель преломления n _э= Т. <о., отклонение пучка заряж. частиц в телескопич. системе подчиняется закону, совершенно 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.

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

Рис. 2. Отклонение пучка заряженных частиц магнитной призмой: а - вид спереди; б - вид сверху; 1 - полюсы магнита призмы; 2- пучок заряженных частиц; AB- ли нейный фокус.

Лит.: Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, 2 изд., M., 1978; Применение призменных бета-спектрометров, Вильнюс, 1974; Электронно-оптические элементы призменных спектрометров заряженных частиц, А.-А., 1979. В. M. Кельман, И. В. Родникова.