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Elektronen|optik,

 

Teilgebiet der Physik, das sich mit der Ablenkung von Elektronenstrahlen durch elektrische und magnetische Felder befasst und solche Felder mit geeigneten elektronenoptischen Bauelementen realisiert, in denen sich die Elektronen auf Bahnen bewegen, die in einer zur Lichtoptik analogen Weise Abbildungen ermöglichen. Die Elektronenoptik zeigt u. a., dass jedes inhomogene, aber stetige rotationssymmetrische elektrische oder magnetische Feld für achsennahe Elektronenstrahlen eine sammelnde oder zerstreuende Wirkung, also Abbildungseigenschaften besitzt. Diese Gesetzmäßigkeiten lassen sich mit geringen Abwandlungen auch auf Ionenstrahlen übertragen (Ionenoptik).

 

Die wesentliche Aufgabe der Elektronenoptik besteht in der Berechnung und Konstruktion von geeigneten spannungs- oder Strom führenden elektronenoptischen Abbildungssystemen (Elektronenlinsen, -prismen und -spiegel).

 

Elektrische Elektronenlinsen bestehen im Allgemeinen aus Kombinationen von metallischen Lochblenden und/oder Hohlzylindern, die sich auf unterschiedlichem elektrischen Potenzial befinden. Je nachdem, ob im Bildraum das Potenzial positiver oder negativer ist als im Gegenstandsraum, liegt eine »Beschleunigungslinse« mit Zerstreuungswirkung oder eine »Verzögerungslinse« mit Sammelwirkung vor. Eine elektrostatische Einzellinse kurzer Brennweite mit beiderseits gleichem Potenzialverlauf lässt sich durch eine negativ aufgeladene Lochelektrode verwirklichen, der in kleinem Abstand zwei geerdete Lochelektroden gegenüberstehen. Magnetische Elektronenlinsen nutzen die Sammel- oder Zerstreuungswirkung der Magnetfelder von stromdurchflossenen Spulen oder auch von Permanentmagneten. Magnet. Linsen kurzer Brennweite bestehen aus einer eisengekapselten stromdurchflossenen Spule mit einem kreisförmigen Spalt auf der Innenseite des Eisenmantels, der an dieser Stelle mit Polschuhen verbunden ist. Kurze Brennweiten f im Bereich von f = 1 mm lassen sich nur mit magnetischen Linsen erreichen, da in elektrostatischen Linsen bei geringen Elektrodenabständen leicht elektrische Überschläge auftreten. - Neben diesen rotationssymmetrischen Elektronenlinsen werden häufig auch Quadrupollinsen als Abbildungselemente verwendet.

 

Als Elektronenspiegel dient z. B. eine gegen die Elektronenquelle negativ aufgeladene Flächenelektrode, die je nach der Krümmung des negativen Potenzialfeldes, in dem die Elektronen reflektiert werden, als Sammel- oder Zerstreuungsspiegel wirkt.

 

Ein Elektronenprisma wird durch ein elektrisches oder magnetisches Querfeld dargestellt, durch das Elektronenstrahlen ähnlich wie Lichtstrahlen in einem Glasprisma, jedoch nicht unstetig, sondern allmählich, abgelenkt werden. Da langsame Elektronen stärker abgelenkt werden als schnelle, werden Elektronenstrahlen mit uneinheitlicher Geschwindigkeit ebenso spektral zerlegt (Dispersion) wie weißes Licht durch ein Glasprisma.

 

Literatur:

 

J. Grosser: Einf. in die Teilchenoptik (1983).