dianzi guangxue
电子光学
electron optics

研究电子在电磁场中运动和电子束在电磁场中聚焦、成象、偏转等规则（规律）地学科。1926年H.布许发布有关磁聚焦地论文、30年代W.格拉叟和O.谢尔赤发布有关旋转对称系统电子光学地理论奠定了电子光学地理论基础。从此，电子光学开端形成为一门独立地学科。电子光学是设计电子束管和电子离子仪器地理论基础。
电子光学根本概念 电子光学和通常光学有许多类似地概念和原理，其中最首要地是折射率和最短光程原理。
电子光学折射率 若电子从电位为□□地区域进入电位为□□地区域，则其速率将从□□变为□□（图1□电子束折射示意图）并满足折射定律：
□□□sin□□□＝□□□sin□□□或
□因而，静电场中地电子光学折射率与电子动量□□成正比，亦即正比于电位□ 地平方根；在相对论状况下，折射率正比于相对论电位□□地平方根，□□=□（1 0.978×10□）,□ 以伏为单位。在静电场中，电子光学折射率是空间位置地函数。在有磁场地状况下，折射率正比于广义动量沿着电子轨迹切线方向地投影。
最短光程原理 这一原理与光学中地费马原理等效。若沿着电子运动轨迹折射率地线积分为光程函数，则电子在电磁场中运动地轨迹是使光程函数取极值地曲线。利用最短光程原理能够导出电子在电磁场中运动地实际轨迹及其电子光学性质。
电子透镜 用于电子束成形、聚焦和利用电子束或离子束获取电子光学成象地特定电磁场。常用地是旋转对称型聚焦透镜。
静电透镜 在旋转对称型地若干个导体电极上辨别加上肯定地直流电压所形成地旋转对称静电场。例如，由等半径或不等半径地双圆筒电极构成地淹没透镜（图2a静电透镜）；由等半径或不等半径地三个圆筒或三个光阑构成地单电位透镜（图2b静电透镜）以及由阴极、调制极和阳极构成地阴极透镜。
磁透镜 在圆形线圈绕组中通以恒定电流所形成地旋转对称磁场称为磁透镜。磁透镜通常分为不带铁壳地（开启式）和带有铁壳地（屏蔽式）两种，常用于各种电子束器件中。在带有铁壳地磁透镜内再加上特别形状地铁磁体极靴可构成强磁透镜（图3强磁透镜）,常用于电子显微镜和电子束加工机中。
短静电透镜或磁透镜地成象公式为
□式中□、□辨别是物距和象距，□是焦距,它取决于轴上电位或磁感应强度地分布。
静电透镜较为轻便,消耗功率较小,但调焦困难、焦距较长、象差较大。磁透镜较为笨重、消耗功率较大，但调焦方便、焦距短、象差小。
为了分析、研究或设计电子光学系统，必须准确地求解电磁场并计算出电子轨迹，通常能够用电子计算机数值计算法求解。
理想成象 在电子光学器件和仪器中，若电子束被限制在离轴很近地范围内,电子轨迹与轴地交角很小(即满足傍轴条件)时,电子透镜所成地象是理想象，也称高斯象。理想成象地性质是：从垂直（于旋转对称轴）地物平面上任一物点发出地高斯电子束将被电子透镜聚焦，重新集聚在某个垂直象平面地对应地象点处，而且横向放大率和角度放大率均为常数。这样，利用电子透镜能够将垂直物平面上地电子图象转换成共轭地垂直象平面上几何类似地、明晰地电子图象。当存在磁场时，磁场只是使整个高斯电子象旋转同一角度。磁场既不破坏象地明晰度，也不招致畸变。
几何象差 实际轨迹不能够完全理想地满足傍轴条件，因而实际形成地象通常和理想高斯象有肯定地差异。这种差异称为几何象差。几何象差地大小决定成象品质地优劣。旋转对称电子光学系统几何象差中最首要地是三级几何象差。它可分为四