Устройство для фокусировки заряженных частиц
Компонент вакуумных приборов, использующий магнитное поле катушки с током или постоянного магнита для управления траекторией электронов. Поле действует как собирающая или рассеивающая линза для электронного пучка.
Близкие слова
- электромагнитная фокусирующая система
- катушка фокусировкичасто используется в контексте электронно-лучевых трубок (ЭЛТ)
В электронном микроскопе используются сложные системы магнитных линз для получения высокодетализированного изображения образца.
Кинескоп телевизора содержал систему магнитных линз и отклоняющих катушек, направлявших электронный луч по экрану.
Физический принцип действия
Действие магнитной линзы основано на силе Лоренца. Когда заряженная частица (электрон) попадает в магнитное поле, на неё действует сила, перпендикулярная вектору скорости и вектору индукции поля. Это заставляет частицу двигаться по спиральной или искривленной траектории.
В отличие от электрической линзы, которая ускоряет или замедляет частицы вдоль направления поля, магнитная линза не совершает работы над частицей (не меняет её скорость и энергию), а только изменяет направление движения. Это делает её удобной для точной фокусировки пучков без изменения их кинетики.
Типы магнитных линз
Различают короткую и длинную магнитные линзы. Короткая линза имеет узкое поле, ограничиваемое диафрагмой (обычно из мягкого железа), что позволяет резко менять фокусное расстояние изменением тока. Длинная линза создается соленоидом, где поле плавно нарастает и спадает.
Также существуют постоянные магнитные линзы, используемые в некоторых типах масс-спектрометров и старых осциллографах, где не требуется регулировка фокуса внешним током.
Сравнение с оптической линзой
Хотя термин «линза» заимствован из оптики, аналогия неполна. Световая линза преломляет лучи на границе сред с разной плотностью, тогда как магнитная линза действует на частицы в вакууме через поле. Кроме того, оптическая линза может быть собирающей или рассеивающей в зависимости от формы стекла, а одиночная магнитная линза для электронов всегда является собирающей (хотя комбинированные системы могут давать рассеивающий эффект).