Пушки с незначительным пространственным зарядом

Для размерной обработки материалов (фрезерование, полирование, сверление отверстий, гравировки электронным лучом, микросварка и т.д.) применяются элетронные пушки, для которых основным требованием является высокая (выше ) удельная мощность в луче при возможно меньших диаметра луча на изделии, менее 0,1 мм вплоть до мкм. В этих случаях применяют электронные пучки расталкивающим действием электронов, в которых можно пренебречь. Такие электронные пучки и пушки рассчитывают по законам геометрической оптики. Между классической геометрической оптикой и электронной геометрической оптикой существуют определенные аналогии. В частности закон преломления

, (3.32)

где - углы падения и преломления на границе двух сред и показатели преломления) справедлив для электронного пучка, идущего из области с потенциалом в область с потенциалом .

Рисунок 3.13 – Схема преломления лучей.

Действительно, при движении электрона из области с потенциалом в область с потенциалом (рис.3.13)соответствующие скорости, параллельные поверхности раздела сред, остаются без изменения, то есть

. (3.33)

С другой стороны, известно, что

,

тогда

. (3.34)

Выражения (3.32) и (3.34) совпадают, если считать показанием преломления .

Однако при расчетах распространения световых и электронных пучков надо принимать во внимание следующие существенные различия:

- независимость лучей в световом пучке и взаимодействие электронов между собой в электронном;

- скачкообразное изменение показателя преломления в световой среде и плавное его изменение в электрических и магнитных полях;

- произвольная форма преломляющей поверхности в световой оптике и определенная поверхность в электрических полях (поверхность потенциала);

- ограниченный диапазон изменений показателя преломления в световой оптике и безграничный - в электронной;

- неизменная энергия света при прохождении через оптическую среду (без учета поглощения) и изменяющаяся энергия электронов при прохождении через электронно-оптические системы.