3.7 Движение электрона в неоднородном электрическом поле (фокусирование и рассеивание электронного потока). Электростатические линзы.

Очень наглядным является изучение траектории электронов при помощи механической (гравитационной) модели поля (рис. 4.3).

Основной частью гравитационной модели является тонкий лист эластичной резины, равномерно растянутый на рамке. размещёной в горизонтальной плоскости (резиновая мембрана). Если при помощи специальных подпорок, имеющих форму

сечений электродов исследуемого прибора, сместить в вертикальной плоскости отдельные участки мембраны на величину,соответствующую потенциалам электродов (причём, положижительным потенциалам соответствует смещение вниз, а отрицательным вверх), то, как показывает математический анализ форма поверхности деформированной мембраны будет приближённо изображать рельеф распределения потенциала в междуэлектродном пространстве лам-пы, т.е. высота смещения отдельных точек мембраны относительно исходного горизонтального положения будет пропорциональна потенциалам соответствующих точек поля в исследуемом приборе. Пути электронов на такой модели прибли-жённо воспроизводятся при помощи небольших метал­лических шариков, катящихся по поверхности деформированной мембраны, траектория которых достаточно точно совпадает с траекторией электрона в исследуемом приборе). Гравитационная модель широко применяется на практике, так как позволяет удобно и быстро определять характер движения электронов в сложных полях и подбирать необходимую конфигурацию электродов.

Рассмотрим устройство и основные свойства некоторых наиболее простых электронно-оптических линз.Значительное усиление собирательного

действия поля получается в том случае, если на пути электронов от катода к аноду

поставить диафрагму в виде, например, пластинки с круглым

отверстием и сообщить этой диафрагме потенциал, отрицательный

по отношению к потенциалу окружающих точек пространства.

Получающееся в этом случае электрическое поле показано

на рис .

Если диафрагме задать потенциал более положительный, чем потенциал окружающих точек, то картина поля изменяется: эквипотенциальные линии, которые вблизи катода параллельны ему, около плоскости диафрагмы искривляются и проникают через отверстие диафрагмы в сторону анода так, что к катоду обращены своей вогнутой стороной. В этом случае траектории электронов, двигающихся от катода к аноду сквозь отверстие диафрагмы, будут, расходящимися и диафрагма действует как рассеивающая линза.