Самолетни двигатели Административно право Административно право на Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидравлични системи и хидромашини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Машиностроене Медицинска психология Управление Метали и заваръчни инструменти Метали и метали икономика Описателни геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура Социална психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория теорията на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерно производство Физика физични явления Философски хладилни агрегати и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации VKontakte Odnoklassniki My World Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Явления на интерференция и дифракция по време на движение на частиците

<== предишна статия | следваща статия ==>

Движеща се частица с инерция и енергия , квантовата механика сравнява вълновата функция на формата, наречена вълна на де Бройл:

, (10.1)

където

- вълнен вектор

- кръгова честота

- дължина на вълната де Бройл.

За нерелативистични частици, чиято скорост ,

,

където е масата на частицата,

- нейната кинетична енергия.

В съответствие с квантовата механика, основната характеристика на една частица е сложна вълнова функция в зависимост от координатите и времето, т.е.

, (II.3.1)

където | Y | Амплитудата и F ли е фазата на вълновата функция, i = - въображаема единица.

Вълновата функция съдържа цялата информация за динамичните характеристики на частицата. Физическото значение на вълновата функция се състои в това, че квадратът на нейния модул определя плътността на вероятността P на частица в определен регион от пространство x, x + dx; y, y + dy; z, z + dz:

, (II.3.2)

където - сложна функция на конюгираната вълна. Ако частицата се движи в ограничен участък от пространство на обем V, тогава вероятността за откриване на частица в този регион е 1 и вълновата функция трябва да отговаря на условието за нормализиране

, (II.3.3)

Вълновата функция не е пряко измеримо количество. Той определя само сложната амплитуда на вероятността. Всички измерени количества са квадратични функции на вълновата функция. В квантовата механика централното понятие е вероятността, която определя потенциалните възможности на системата. Тези потенциали се реализират при взаимодействие с макроскопско измервателно устройство.

Вълновите свойства на движението на частиците се проявяват в явленията на интерференция и дифракция. Ако лъч от електрони с една и съща импулс е насочен към непрозрачен плосък екран с две прорези, тогава разпределението на електронната плътност на наблюдателния екран за достатъчно голям брой електрони, преминаващи през процепите, се описва като резултат от интерференция на две вълни на де Бройли, идващи от прорезите. В този експеримент двойствеността на вълните на частиците на материята се проявява, тъй като преминаването на електрони през пролуките и образуването на интерферентен модел е свързано със свойствата на вълната, а процесът на регистриране на отделни електрони на екрана за наблюдение с помощта на детектора е описан на езика на частиците. Вълновите свойства се проявяват чрез статистическото разпределение на частиците по време на процеса на регистрация.

Ако дължината на вълната на де Бройл където е разстоянието между атомите на кристала, тогава за електронния лъч могат да се получат всички дифракционни явления, наблюдавани по методите на Брег и Лау . Такава дължина на вълната лесно да се получи с помощта на ускоряващо напрежение ,

За първи път отразяването на Брег на електронните вълни от кристал е наблюдавано през 1927 г. от К. Дж. Дейвисън и Л. Джермер, както и от Д. П. Томпсън. Интересно е да се отбележи, че най-тежките частици, за които в момента са записани вълновите явления, са органични молекули с маса ,

Има няколко метода за използване на вълновите свойства на движението на електрони и неутрони за изследване на структурата на материята.

Електронната дифракция е метод за изследване на материята, основан на разсейването на ускорени електрони по проба .

Атомите разпръскват бързи електрони с около 6 порядъка по-силни от рентгеновите лъчи. Това се дължи на заряда на електроните, взаимодействащи с кулоновото поле от атоми. Поради ефективността на кулоновското разсейване на електрон при дифракция на електрон, филми от материал с дебелина , При достатъчно дълго наблюдение възниква подреден дифракционен модел на разпределението на електронната плътност зад пробата в зависимост от структурата на кристалната решетка .

Методът на газова електронна дифракция определя структурата на молекулите със сравнително малък брой вибрации в широк температурен диапазон.

В електронната оптика те участват във формирането, фокусирането и отклоняването на електронните лъчи, за да получат електронно изображение на обект.

Електронно изображение се визуализира на флуоресцентен екран или фото слой. Електронният лъч се управлява от електрически и магнитни полета със специална пространствена конфигурация (електрически и магнитни лещи) в достатъчно висок вакуум ( ) за премахване на изкривяването на траекторията на електроните.

Основи на електронната оптика ЕЛЕКТРОННА И ЙОННА ОПТИКА, се занимава с формирането, фокусирането и отклоняването на лъчи на електрони и йони и получаването на изображения, използвайки ги под въздействието на електрически. и магн. полета във вакуум. Електронни и йонни изображения могат да се визуализират на флуоресцентен екран или фото слой. Тъй като електронните лъчи използват много по-широко от йонните лъчи , терминът "електронна оптика" (ЕО) е много често срещан.

Произходът на ЕО е свързан със създаването на кон. 19 век катодна тръба (CRT). В първия осцилоскоп. CRT (немски физик К. Ф. Браун, 1897) електронният лъч е отклонен от магн. от полето. Такса за отклонение. Н-аз електростатично. заедно с магнитно поле, използвано английски. физикът Дж. Дж. Томсън в експерименти за определяне на съотношението на заряда на електрона към неговата маса, преминавайки лъча между плочите на плосък кондензатор, поставен вътре в CRT. През 1899 г. е немски. физикът I. В. Викерт използва за фокусиране на електронен лъч в CRT магнит. полева намотка с ток. Обаче само през 1926 г. беше така. учен X. Буш теоретично изследва движението на заряд. h-c в магн. Полето на такава намотка също показа, че тя е подходяща за получаване на правилния електронно-оптичен. образи и следователно електронен обектив (EL). Последващото развитие на EL (магнитно и електростатично) отвори пътя към създаването на електронен микроскоп, електронно-оптичен преобразувател и други устройства, в които се формира електронно-оптиката. изображения на предмети - или ги излъчват, или по един или друг начин

действащи на електронни лъчи. Проектиране специално. CRT за телевизия и радари. оборудване за запис, съхраняване и възпроизвеждане на информация и др., довело до по-нататъшното разработване на секции за ЕО, свързани с контрола на лъчите за зареждане. Н-п. Това означава. развитието на ЕЕ е повлияно от разработването на оборудване за анализ на електронните потоци (бета спектрометри и други аялитични устройства).

Успоредно с изследването на електронните лъчи беше проведено изследване на йонни лъчи, което доведе до създаването на йонна оптика (IO). Няма фундаментална разлика между ЕО и IO. Движението на електрони и йони в полето се описва от същите урии. Но за използване в технологиите е от съществено значение е-еоните да се получат по-лесно и тяхното отклонение и фокусиране поради по-малка маса могат да се извършват от по-слаби и по-малко удължени магнити. полета, отколкото при йони с една и съща енергия. Освен това електронното разпространение е по-лесно за визуализиране на флуоресцентния екран. Всичко това доведе до широкото използване на устройства за електронни лъчи. Развитието на AI средно. степен се свързва със създаването на мас-спектрометри и ускорители на заредени частици.

За решаване на повечето проблеми, Е. и. за. достатъчно за разглеждане

Фиг. 1. Отклонението на електронния лъч в еднородно поле на плосък кондензатор: 1 - кондензаторна плоча; 2 - електронен прожектор. Силовите линии на полето са показани с пунктирани линии, а сеченията на равнопотенциални повърхности в равнината на фигурата са показани с плътни линии. Потенциалът на полето V се увеличава при движение от горе до долу.

Фиг. 2. Отклонението на лъча на светлината в разнороден оптичен. на околната среда. Показателят на пречупване n се увеличава при придвижване отгоре надолу.

заряд за движение. з-в рамките на класическото. механика, защото вълни. естеството на h-c (виж двойствеността на вълновите частици) при тези проблеми практически не се проявява. В това приближение Е. и и. за. носи името. геометричен по аналогия с геометрична оптика на светлинните лъчи, ръбът се изразява във факта, че поведението на лъчите е заредено.

ч в електрически и магн. полета в много отношения, подобни на поведението на светлинните лъчи в разнородни оптични. среди. Качествено това сходство вече се открива при сравняване на фиг. 1 и 2. Основата на тази аналогия е по-обща аналогия между класическата. механика и лек геном. оптика инсталирана зле. математикът и физик У. Р. Хамилтън, който през 1834 г. доказа, че общото уравнение на механиката (уравнението Хамилтън-Якоби) е подобно по форма на оптичното. уравнение на eikonal Както в леката геома. оптика, в геомета. Д. и. за. се въвежда понятието индекс на пречупване, а при изчисляване на грешки в изображението, b. ч. до-rykh е подобно на аберациите на оптичните системи, методът eikonal често се използва. Когато приближението е geome. Д. и. за. е недостатъчен, напр. при изучаване на разделителната способност на електронния микроскоп се включват методи на квантовата механика.

В електронно оптични. устройства са широко използвани електрически. и магн. полета с ротационна симетрия спрямо оптичните ос на системата. EL и електронни огледала (EZ) с такива полета се наричат. ротационно симетричен. Електротехника. полета с ротационна симетрия се създават от електроди под формата на цилиндри, чаши, диафрагми с кръгли отвори и др. (фиг. 3).

Фиг. 3. Електронно-оптични. система с ротационна симетрия, проектирана да образува електронен лъч (електронен прожектор): 1 - нагрет катод; 2 - фокусиращ електрод; 3 - първият анод; 4 - вторият анод; 5 - секции на равнопотенциални повърхности електростатични. полета от равнината на чертежа. Пунктираната линия показва контурите на лъча. Електродите показват потенциала си по отношение на катода, потенциалът на който се приема за нулев. Електродите 1, 2, 3 образуват катодна електронна леща, електродите 3 и 4 - потапяне.

Фиг. 4. Магн. леща под формата на намотка: а - изглед отстрани; б - изглед отпред; 1 - намотка; 2 - електропроводи магн. област; 3 - електронна траектория. Пунктираната линия показва контурите на електронния лъч, излизащ от точка A (обект) и фокусиран в точка B (изображение).

За получаване на осесиметричен магн. полетата използват електромагнити (понякога след магнит) с полюси под формата на тела на въртене или намотки с ток (фиг. 4). Аксисиметричните лещи и огледалата създават правилния електронно-оптичен. изображение, ако е заредено. h-ts се движат достатъчно близо до оста на симетрия на полето и тяхното начало скоростите се различават малко една от друга. Ако тези условия не са изпълнени, грешките в изображението стават много съществени. Когато обектът и изображението лежат извън полето, осесиметричните EL винаги се събират. St.-va електростатичен. осесиметричните EL се определят от позицията на неговите кардинални точки, подобно на кардиналните точки на осесиметрична светлооптична. изобразяващи системи: фокуси, главни точки и възлови точки. Изображението е конструирано според правилата на леката геометрична оптика. В магн. EL е допълнително завъртено под определен ъгъл. Електростатичните осесиметрични полета се характеризират с един и същ геном. аберация като светлооптично центриране. сферични системи повърхности: сферична аберация, астигматизъм, кривина на полето на изображението, изкривяване и кома. В магн. полета към тях се добавят т.нар. анизотропно изкривяване, астигматизъм и кома. Освен това има три вида хроматични. аберации (в електростатични полета - две), причинени от известно неизбежно разпространение на енергиите, влизащи в полето h-c. Най-общо казано, EL аберациите с въртяща симетрия при сравними условия значително надвишават оптичната оптична аберация. центрирано. системи. Въпросът за обезщетението за отклоненията или намаляването им yavl. един от основните в теоретичното. Д. и. за.

Има и други видове EL и EZ, чиито полета се разпадат. видове симетрия. Т. н. цилиндричен електростатичен и магн. EL и EZ създават линейни изображения на точкови обекти. В редица аналитични. висококачествени уреди фокусирането е необходимо само в една посока. В тези случаи е препоръчително да се използва т.нар. Трансаксиален електростатик EL или EZ. За да повлияе на заряда на гредите. h-c с високи енергии прилагат квадрупол EL (електростатичен и магнитен).

За отклоняване на заряда на гредите h-t използват електронно-оптични. устройства с електрически или магн. полета, насочени през гредата. Най-простият електрически отклоняващ елемент плосък електростатичен. кондензатор. В CRT, за да се намали отклоняващото напрежение, се използват системи с електроди с по-сложна форма. Отхвърлете Magn.

полетата се създават от електромагнити или проводници, ток тече в кръг. Много разнообразни форми на отклоняване на електрически. и магн. полета, използвани в масови спектрометри, електронни спектрометри и други аналитични устройства, в които полетата пространствено разделят (позволяват) заряда. h-t в енергия и маса, а също така фокусирайте гредите.

Фиг. 5. Сферич. кондензатор: 1 - електроди на кондензатора; 2 - точков обект; 3 - изображение на обекта; 4 - пръстеновидни диафрагми. Изображението лежи на права линия, минаваща през източника и центъра на O сферично. електроди.

Електротехника. полетата обикновено се образуват разлагане. кондензатори: плоски, цилиндрични, сферични (фиг. 5) и тороидални. От разлагане. видове магн. често се прилагат еднородно поле (фиг. 6) и секторно поле (фиг. 7). За да се подобри качеството на фокусиране, границите на секторните магнити са огънати. полета, и също прилагайте нееднороден магн. полета, чиято интензивност варира според определението. законът.

Фиг. 6. Отклонение и фокусиране на заряда на лъча. hc хомогенен магн. поле: 1 - тема; 2 - изображение. Изисква. частиците, излъчвани от линеен обект (празнина) в малък ъгъл 2а, първо се разминават, а след това, като са описани полукръгове с радиус r, които са еднакви за всички частици с еднаква маса и енергия, се фокусират, образувайки изображение на обекта в под формата на лента с ширина ra 2 . Линейният обект и лентата на изображението са успоредни на магнитните линии на магн. полета, насочени перпендикулярно на равнината на картината. Около 1? O 2 и O 3 са центровете на кръговите траектории на h-c.

Фиг. 7. Отклонение и фокусиране на заряда на лъча. h-сектор хомогенен магн. поле: 1 - магн. област; 2 - тема (празнина в източника); 3 - изображение. Линии на Магн. полетата са насочени перпендикулярно на равнината на фигурата. Изображението лежи на линията, свързваща обекта с върха на сектор О. Ширината на изображението е от същия ред, както в еднакъв магн. полето.

Изброени. отклоняващи електрически и магн. устройства, понякога наричани електронните (йонни) призми, се различават от светлинната оптика. призми в това, че те не само отклоняват, но и фокусират лъчите на заряда. Н-п. Фокусирането води до факта, че паралелните лъчи, попадащи в полетата на такива устройства, престават да бъдат успоредни след отклонение. Междувременно, за да създадете високо качество. аналитичен. инструментите изискват електронни (йонни) призми, които подобно на светлинните призми запазват паралелизма на лъчите. Като такива електронни призми се използват телескопични. електрически системи и магн. полета. Чрез добавяне на колиматор EL на входа и фокусиращ EL на изхода към електронната призма, човек може да получи аналитичен. устройството, с висока разделителна способност Krom и голям електронно-оптичен се комбинират. осветеност.

• Арцимович Л. А., Лукянов С. Ю., движение на заредени частици в електрическо и магнитно поле, 2-ро издание, Москва, 1978; Bonshtedt B ..., Markovich MG, Фокусиране и отклоняване на лъча в електронно-лъчеви устройства, М., 1967; Глазер В., Основи на електронната оптика, прев. с него., М., 1957; 3 и Неченко Н. Н., Курс на лекции по електронна оптика, 2-ро издание, Хар., 1961; Kelman V.M., Yavor S. Ya., Electronic Optics, 3rd ed., L., 1968.

Фиг. Електронен лъч в равномерно електрическо поле.

Силовите линии са показани с пунктирани линии, равнопотенциалните повърхности са твърди. F = e E = e (V / d)

Фиг. Електронен лъч в еднородно магнитно поле.

Линиите на магнитна индукция, перпендикулярни на равнината на фигурата и насочени от чертежа към нас, са изобразени с точки. F = e [vB]; R = mv / eB.

Фиг. Пречупване на лъч светлина на границата на две среди с различни показатели на пречупване; sin i / sin r = n2 / n1

Фиг. Пречупване на електронен лъч в интерфейса на две среди с различни потенциали sin i / sin r = (V2 / V1) 1/2

Фиг. Изкривяване на равнопотенциални повърхности в близост до телена мрежа. (Потенциалите, съответстващи на тях, са показани на равнопотенциални повърхности и електроди).

Фиг. Потенциално разпределение в областта на диафрагма с кръгъл отвор.

Показани са траекториите на паралелен електронен лъч, падащ върху диафрагмата вляво.

Фиг. Стъклени лещи (а) и мрежести електронни лещи, конструирани по аналогия с тях (б).

Фиг. Потенциално разпределение в полето между два цилиндрични електрода

Фиг. Потапящи електронни лещи.

Фиг. Единични електронни лещи

<== предишна статия | следваща статия ==>





Прочетете също:

Временната характеристика на възприемането на настоящите стимули

Измерваща част от SQUID

Приложение на използването на MEMS в телекомуникациите

Сканиращ електронен микроскоп

Изследвания на химични и биологични процеси на повърхността на конзолата. Хемисорбция на вещества с ниско молекулно тегло и повърхностни химични реакции

Капацитивен имуносензор

Връзка между концепциите на квантовата и класическата осцилаторна система

Стационарни и нестационарни Джоузефсонови ефекти и тяхното приложение в измервателната технология

Сканиращ SQUID микроскоп (SSM-77)

Конструктивни характеристики и основни характеристики на микроелектромеханичните устройства 3 3.1 MEMS технология

Областта на рецептивните полета на сетивните неврони

Глава 5. Ефекти от взаимодействието на електромагнитно поле с вещество

Субективна оценка на интензивността на стимула

Връщане към съдържанието: Физически явления

Преглеждания: 2023

11.45.9.161 © ailback.ru Той не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно използване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни | Обратна връзка .