磁偏转控制系统简介

利用垂直于电子束运动方向的磁场使电子束改变方向，发射偏转的电子光学系统称为磁偏转系统，其中，最简单的一种是理想的均匀磁场偏转系统［14］，如图12-6 所示。

图12-6　理想的均匀磁场偏转系统

设偏转线圈的磁场是均匀的，磁感应强度为B，方向由纸面垂直向外，且磁场局限在宽度为a 的区域中。因此在偏转磁场中电子轨迹为一段圆弧，其曲率半径为

式中：v 是电子速度；U 是相应的加速电压。偏转角α 由下式给出：

在磁场出口处的偏转量为（当α 较小时）

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在磁场出口处电子轨迹的斜率为

设从磁场出口到目标的距离为l，则目标处的偏转量为

由目标向后看去，电子束好像从磁场中某点M 以斜率tanα 偏转过来一样。M 点称为偏转中心。由上式可知偏转中心恰在偏转磁场中心处。由上式还可看出偏转量Δ 与B 成正比。其比例系统εm 称为磁偏转灵敏度。

与静电偏转不同的是：磁偏转灵敏度与带电粒子荷质比有关，且反比于加速电压的平方根。

与静电偏转系统相似，当偏转角度较大时，理想偏转公式不再成立，此时会出现偏转像差。

目前，磁偏转系统在电子束焊接、电子束表面处理、电子束物理气相沉积等技术领域应用最为广泛［16-18］。通过磁偏转线圈，可以有效控制电子束的偏转角，实现电子束的快速扫描，响应速度很快。将磁偏转线圈应用到空间电子束系统中，不仅可以控制电子束的发射方向，还可以进行区域扫描，覆盖更大的目标面积。