Линза Эйнцеля - Einzel lens

Реализация линзы Эйнцеля, показывающей путь иона. Шесть пластин расположены параллельно траектории полета иона, средняя пластина находится под определенным потенциалом.

An линза einzel (из Немецкий: Einzellinse - одиночная линза^[1]), или же унипотенциальная линза,^[2] это заряженная частица электростатическая линза который фокусируется без изменения энергии луча. Он состоит из трех или более наборов цилиндрических или прямоугольных отверстий или трубок, установленных последовательно вдоль оси. Он используется в ионная оптика концентрироваться ионы в полете, что достигается за счет манипулирования электрическое поле на пути ионов.

Электростатический потенциал в линзе симметричен, поэтому ионы вернут свои первоначальные значения. энергия при выходе из объектива, хотя скорость внешних частиц будут изменены так, что они сходятся к оси. Это приводит к тому, что внешние частицы достигают фокус перекресток немного позже, чем те, которые едут по прямому пути, поскольку им приходится преодолевать дополнительное расстояние.

Теория

Перспективный вид линзы Einzel.

Путь ионов при их прохождении через линзу Эйнцеля. Масса иона 200 тыс.Да при ускорении до 40 кВ потенциал средней пластины составляет 200 В, а размер пластины составляет 1 м (обратите внимание, что эти значения нетипичны для иллюстративных целей).

Уравнение изменения радиальной скорости частицы при ее прохождении между любой парой цилиндров в линзе:

${displaystyle Delta v_{r}=int {frac {qE_{r}(r,z)}{mv_{z}}}dz,}$

с z ось, проходящая через середину линзы, и р направление нормали к z. Если линза сконструирована с цилиндрическими электродами, поле симметрично относительно z. ${displaystyle E_{r}(r,z)}$ - величина электрического поля в радиальном направлении для частицы на определенном радиальном расстоянии и расстоянии через зазор, ${displaystyle m}$ - масса частицы, проходящей через поле, ${displaystyle v_{z}}$ - скорость частицы и q - заряд частицы. Интеграл происходит по зазору между пластинами. Это также интервал, в котором происходит линзирование.

Пара пластин также называется иммерсионной электростатической линзой,^{[сомнительный ]} таким образом, линзу Einzel можно описать как две или более линз с электростатическим иммерсией. Дважды решив приведенное выше уравнение, чтобы найти изменение радиальной скорости для каждой пары пластин, можно использовать для расчета фокусного расстояния линзы.

Применение к телевизионным трубкам

Принцип линзы Эйнцеля в упрощенной форме также использовался в качестве механизма фокусировки на дисплеях и телевидении. электронно-лучевые трубки,^[3][4] и имеет то преимущество, что обеспечивает хорошее четко сфокусированное пятно на протяжении всего срока службы электронной пушки лампы с минимальной дополнительной регулировкой или без нее (многие монохромный Телевизоры не имели или не нуждались в элементах управления фокусировкой), хотя в монохромных дисплеях с высоким разрешением и всех цветных ЭЛТ-дисплеях предусмотрено (регулируемое техническим специалистом) управление потенциометром фокусировки.

Смотрите также

• Время полета
• Масс-спектрометрии
• Электронно-лучевая трубка
• Цилиндр Венельта

Рекомендации

1. Либл, Гельмут (2008). Прикладная оптика заряженных частиц. Берлин Гейдельберг: Springer-Verlag. п. 39. ISBN  978-3-540-71924-3.
2. Хедл, Д. У. О (2000). Системы электростатических линз (Второе изд.). Бристоль и Филадельфия: IOP Publishing. п. 63. ISBN  0 7503 0697 1.
3. "Радио и телевидение" К. А. Куоррингтона, 1952–1963 гг.
4. "Обслуживание телевизионных приемников" Э. А. У. Спредбери, 1953.

• Аберт, Уильям Х. (1974), "Конструкция линзы Эйнцеля, способной работать при высоком напряжении", Обзор научных инструментов, 45 (10): 1289, Bibcode:1974RScI ... 45.1289A, Дои:10.1063/1.1686484