OPTIQUEOptique électronique

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Les lentilles électroniques

Les lentilles électroniques à symétrie de révolution (ou lentilles rondes) sont apparues les premières ; elles sont très largement utilisées dans les appareils destinés à former des images agrandies ou réduites d'objets réels, ou de diaphragmes sources, et à mettre en forme des faisceaux de particules ayant la même symétrie. On distingue les lentilles électrostatiques et magnétiques. Apparues en 1952, les lentilles à symétrie quadrupolaire (encore appelées « à focalisation forte ») ont permis la focalisation et le transport de faisceaux de particules de très haute énergie.

Lentilles électrostatiques

Une lentille électrostatique est formée d'électrodes métalliques, percées suivant leur axe commun d'un trou circulaire permettant le passage du faisceau, et portées à des potentiels fixes ou réglables. En utilisant différentes méthodes de calcul (analytiques, ou sur ordinateur) ou des méthodes analogiques, il est possible de connaître la répartition de potentiel Φ(rz) dans l'espace interélectrode et la fonction Φ0(z) = Φ(0, z), représentant la variation de potentiel sur l'axe optique. La connaissance de Φ0(z) suffit pour déterminer les propriétés optiques de la lentille, employée dans les conditions de l'optique de Gauss : trajectoires peu inclinées sur l'axe, et restant dans une région très proche de cet axe. Dans ces conditions, Φ(rz) peut se mettre sous la forme simplifiée :

La particule incidente est soumise à l'action du champ électrique dont les composantes axiale et radiale sont données par :

En tout point, la force radiale agissant sur la particule fr = eEr est proportionnelle à la distance à l'axe r ; son sens dépend du signe du Φ0″(z). La trajectoire gaussienne r(z) est obtenue par résolution de l'équation :

pour des particules dont la vitesse v reste faible (v/c < 0,1). Pour des particules rapides il faut multiplier le premier terme par :

L'examen de l'équation précédente permet de déduire des propriétés importantes de ces lentilles : l'équation différentielle est linéaire, ce qui entraîne la propriété de stigmatisme, d'où l'obtentio [...]


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Relations en mécaniques classique et relativiste

Relations en mécaniques classique et relativiste
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Lentilles quadrupolaires

Lentilles quadrupolaires
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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, agrégé de l'Université, professeur au Conservatoire national des arts et métiers, Paris

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Pour citer l’article

Albert SEPTIER, « OPTIQUE - Optique électronique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-optique-electronique/