Elektronenoptik ist ein Bereich der Physik.

Elektrische und magnetische Felder wirken auf geladene Teilchen ähnlich wie optische Medien auf den Lichtstrahl. Dies wurde 1926 erstmals von Hans Busch beschrieben und berechnet, der als Begründer der Elektronenoptik gilt.

Zylindersymmetrische Felder entsprechen Linsensystemen, parallele elektrisch geladene Platten entsprechen Prismen und mit feinen geladenen Netzen und dahinter liegenden geladenen Platten lassen sich Spiegel realisieren. Sind die bewegten geladenen Teilchen Ionen, so spricht man von Ionenoptik (z. B. beim Feldionenmikroskop, mit dem Erwin Wilhelm Müller 1950 erstmals einzelne Atome "sehen" konnte), bei Elektronen von Elektronenoptik. Viele Prinzipien der Lichtoptik lassen sich auf die Elektronenoptik übertragen, so lässt sich die Brechzahl aus dem Fermatschen Prinzip herleiten. Auch die Betrachtungen einiger optischen Abbildungsfehler sind auf die Elektronenoptik übertragbar. So gelten die Abbildungsgesetze rotationssymetrischer Felder für den "paraxialen" Strahlengang, also für Elektronen die "dicht" an der Symmetrieachse bleiben. Der Farbe in der Optik entspricht die Geschwindigkeit der Elektronen. So werden schnelle Elektronen weniger ausgelenkt als langsame.

Anwendungen der Elektronenoptik

Elektronenoptische Probleme findet man in der Vakuumelektronik, dort vor allem in bildgebenden Röhren (Braunsche Röhren) und Bildaufnahmeröhren (Fernsehaufnahmeröhren). Das klassische Einsatzgebiet ist wohl das Elektronenmikroskop. Die Elektronen werden von einer Kathode in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem emitiert. Die beschleunigenden und abbremsenden Elektroden werden als Gitter bezeichnet und mit g1,g2 usw. der Reihe nach durchnummeriert.

Beispielsweise wurde bis zu Beginn der 1960er Jahre zur Fokussierung des Elektronenstrahls auf den Bildschirm eine mechanisch verstellbare Kombination aus zwei Ringmagneten auf dem Bildröhrenhals angeordnet. Typische Bauformen waren z. B. in der DDR "B43M1" mit magnetischer Ablenkung und magnetischer Fokussierung. Man kann sich die Wirkung der Ringmagnete als magnetische Linse auf den Elektronenstrahl vergleichsweise so vorstellen, wie in der Optik die Kondensorlinsen, mit denen ein Lichtstrahl beispielsweise in einem Projektor auf das zu projizierende Objekt fokussiert werden konnte.

Abstimmanzeigeröhren (Magische Augen) enthalten auch zur Vorgabe der Anzeigecharakteristik Ablenkstäbchen.

Ebenso ließen sich, wie das bereits bei den früheren Oszillografenröhren der Fall war, statt der Ringmagnete auch dementsprechend geformte Gitter einsetzen.

Bei den Bildröhren mit statischer Fokussierung wird der Leuchtpunkt des Elektronenstrahls durch Einstellen eines Feldes an den Fokussiergittern g3,g4,g5 wie durch eine elektrostatische Linse gebündelt. Die Punktschärfe wird durch eine Spannung eingestellt und nicht mehr mechanisch.

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, dass die Punktschärfe auf dem Wege elektronischer Korrektur über die gesamte Bildschirmebene angeglichen werden kann. (Um an jeder Stelle des Bildschirmes mit völlig gleicher Fokussierung einen scharfen Leuchtpunkt zu erhalten, müsste der Bildschirm in seiner Form Teil einer Kugel sein. Da dies nicht der Fall ist und somit der Elektronenstrahl nicht in gleich bleibender Länge über den Bildschirm geführt werden kann, kommt es natürlich bei magnetischer oder ungeregelter fester statischer Fokussierung zu einer Unschärfe in den Eck- und Randregionen des Bildschirmes. Dies kann man durch eine elektronische Korrektur der Punktschärfe in Abhängigkeit von der Ablenkspannung an den Ablenkspulen verhindern.)

Siehe auch: Feldemissionsmikroskop

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