optyka elektronowa

optyka elektronowa,

dziedzina elektroniki zajmująca się działaniem przyrządów elektronowych, w których wykorzystuje się wiązki elektronów poruszających się w polach elektr. i magnetycznych.

Jej celem jest gł. opracowywanie metod wytwarzania pól elektr. i magnet. o określonym rozkładzie przestrzennym (za pomocą elektrod lub elektromagnesów o odpowiednich kształtach) oraz wyznaczanie torów elektronów w tych polach, a także projektowanie kształtu elektrod i elektromagnesów w celu uzyskania ruchu cząstek po określonych torach. Konstrukcja i działanie przyrządów opiera się na analogii między wpływem pól elektr. i magnet. na tory elektronów a wpływem ośrodków załamujących światło na bieg promieni świetlnych; pola elektr. i magnet. skupiające wiązki elektronów są zw. soczewkami elektronowymi.

Ruch elektronów w polach elektr. i magnet., wytworzonych w elementach układu o.e., podlega prawom elektrodynamiki, przy modelowaniu przebiegu wiązki elektronowej wykorzystuje się więc równania Maxwella.

Układy, których budowa jest oparta na zasadach o.e., zawierają źródło elektronów (termokatodę lub polowy emiter elektronów, działający na zasadzie emisji elektronów z ciała stałego pod wpływem pola elektr.), elementy kształtujące wiązki elektronów (skupiające, odchylające i in.) i sterujące ich ruchem, elementy służące do korekcji błędów spowodowanych odstępstwem od sferycznej symetrii w soczewkach elektronowych (tzw. stygmatory). Elementy o.e. są wykorzystywane w konstrukcji takich urządzeń jak: odbiornik telew., mikroskop elektronowy, monitor komputerowy; znajdują też zastosowanie w fizyce jądr., m.in. przy konstruowaniu spektrometrów elektronowych i akceleratorów cząstek. Zamiast wiązek elektronowych można w niektórych przyrządach wykorzystywać wiązki innych naładowanych cząstek, np. jonów (optyka jonowa).

Powstanie o.e. wiąże się z badaniami H. Busha (1926) nad działaniem pola magnet. o symetrii osiowej (wytworzonego przez krótką cewkę elektr.) na ruch elektronów. Wykazał on, że istnieje analogia między torem elektronów w polu magnet. a torem promieniowania świetlnego przechodzącego przez soczewkę optyczną. Ogniskujące działanie pola elektr. o symetrii osiowej na poruszające się elektrony stwierdzili 1931–32 C.J. Davisson i C.J. Calbick oraz, niezależnie od nich, E. Brüche i H. Johannson.