Электронное зеркало

Развитие электронной оптики и электронно-оптических приборов предопределило создание электронных элементов, таких как электронные линзы, микроскопы, прожекторы, электроннооптические фокусирующие системы, и др.^[2]. Подавляющее число систем электронной оптики включает в себя электронные зеркала, таких как просвечивающие электронные микроскопы, магнитные спектрометры и др.

Электронные зеркала делятся на осесимметричные, цилиндрические и трансаксиальные в зависимости от структуры полей, которые в них используются.

Наиболее распространёнными электронными зеркалами являются осесимметричные. В таких электронных зеркалах существует симметрия электрического или магнитного поля относительно центральной оси, вдоль которой обычно распространяются электроны. Такие электронные зеркала служат для формирования неискажённых электронно-оптических изображений предметов. В них можно получить увеличенное изображение объекта, если последний электрод будет сплошным и изменение траектории электронов происходит вблизи его поверхности. Подобные системы электронных зеркал встроены в зеркальных электронных микроскопах. Электронные осесимметричные зеркала могут быть рассеивающими и собирающими в зависимости от конфигурации поля в них.

На рисунке 1 показаны структуры полей осесимметричных двухэлектродных электронных зеркал. Здесь ${\displaystyle V_{1}}$, ${\displaystyle V_{2}}$ — электрические потенциалы электродов, тонкими линиями обозначены сечения эквипотенциальных поверхностей плоскости изображения, линиями со стрелками показаны траектории движения электронов различных энергий. Зеркала а, б — рассеивающие (всегда), в, г, д — и рассеивающие, и собирающие.

Цилиндрические электронные зеркала используются для изменения траекторий движения электронов, когда необходимо обеспечить традиционные законы отражения.

На рисунке 2 изображено цилиндрическое электронное зеркало. Здесь 1, 2 — электроды с потенциалами ${\displaystyle V_{1}}$ и ${\displaystyle V_{2}}$ соответственно. Такая конфигурация электродов действует на электронный пучок подобно цилиндрической оптической линзе на световой.

Трансаксиальные электронные зеркала применяются для точной фокусировки электронов в одном направлении, аналогично электронным линзам, поскольку обладают малыми аберрациями в направлении средней плоскости электронного зеркала.

На рисунке 3 демонстрируется электростатическое трансаксиальное электронное зеркало. На изображении 1 и 2 — электроды с потенциалами ${\displaystyle V_{1}}$ и ${\displaystyle V_{2}}$ соответственно, ${\displaystyle R}$ — радиус кривизны зазора между электродами, ось ${\displaystyle xz}$ совпадает со средней плоскостью электронного зеркала.

Электронные зеркала могут использоваться и как электронные фильтры, отсеивающие электроны определённой энергии.