@1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 تاثیر شحنة الفراغ على تصمیم قاذف الكتروني باستخدام عدسة كھروستاتیكیة مغمورة خماسیة االقطاب بشرى ھاشم حسین جامعة بغداد) / ابن الھیثم( كلیة التربیة للعلوم الصرفة / الفیزیاءعلوم قسم 2012ایار 21، قبل البحث في 2011تشرین الثاني 28استلم البحث في الخالصة صّممت عدسة كھروستاتیكیة خماسیة االقطاب تعمل في حالة التكبیر الصفري الستخدامھا عدسة معجلة في تصمیم القاذف االلكتروني باالستعانھ طرائق تصمیم العدسات وھي طریقة التحلیل التي تعد من الطرائق المھمة والشائعة سب القطاب ھذه العدسة، ومن ثم حساب توزیع الجھد المحوري اختیار شكل منااوال االستخدام في تصمیم العدسات، فلقد تم على ھذه االقطاب من خالل حل معادلة بوزان،ومن خالل حساب الجھد المحوري ومعادلة المسار المحوري تمكنا من دراسة الخواص البصریة من بعد بؤري ومعامالت الزیوغ ( الكرویة واللونیة) واخیرا حساب خواص القاذف الذي تم r=100 nmمن خالل استخدام راس كاثود ذي نصف قطر A 4*10-4 صمیمھ اذ بینت الحسابات امكانیة تجھیز تیارت العدسات االلكتروستاتیكیة، شحنة الفراغ، القاذف االلكتروني، معامالت الزیوغ الكرویة واللونیة، : الكلمات المفتاحیة (Finite Element Method)طریقة العناصر المتناھیة 144 | Physics @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 المقدمة تُعد البصریات اإللكترونیة فرعاً من فروع علم الفیزیاء اإللكترونیة الذي یتعامل مع حرك�ة الجس�یمات المش�حونة( اإلیونی�ة اإللكترونات أو األیونات) في المجاالت الكھربائیة والمغناطیسیة، من حـیث انتشار و إنتاج وانتقال و تبئیر الحزم و اإللكترونیة. ان أي مج�ال الكتروس�تاتیكي متماث�ل محوری�ا ھ�و عدس�ة الكتروس�تاتیكیة . وان المج�االت االلكتروس�تاتیكیة تن��تج م��ن مجموع��ة م��ن األقط��اب ذي جھ��ود مالئم��ة (أي ان لك��ل قط��ب جھ��د) وان ھ��ذه العدس��ات تس��تخدم لتبئی��ر الح��زم .]1[االلكترونیة لمصدر الرئیس للحزمة اإللكترونیة والجزء المھ�م ف�ي أي نظ�ام بص�ري إلكترون�ي، تت�ألف تعد القاذفة اإللكترونیة ا Forming)الذي یمثل الكاثود وأقط�اب لتش�كیل الحزم�ة ( Free electron)القاذفة من مصدر النبعاث اإللكترونات الحرة electrode ) .والسیطرة علیھا وتركیزھا وتعجیلھا التي تمثل األنود شاش��ة الكمبی��وتر (Radar gun)یس��تخدم الق��اذف االلكترون��ي ف��ي ع��دد كبی��ر م��ن االجھ��زة منھ��ا ق��اذف ال��رادار . [2]وغیرھا (CRTs)والتلفاز إن انتشار استخدام الكومبیوتر في التصامیم النظریة أدى إلى التوسع الكبیر في البحوث والدراسات في مجال تصمیم بوضع برامج حاسوبیة جدیدة لتطویر التصامیم 1986 عام Munro & Smithترونیة فلقد قام منظومات البصریات اإللك المتعددة والمتنوعة ألنظمة الحزم اإللكترونیة واالیونیة وباستخدام طرائق ریاضیة مختلفة مثل طریقة كثــافة الشـــحنة (Charge Density Method ) المتناھیةوطریقة العناصر )(Finite Element Method (FEM) لحساب وذلك . [3]توزیع المجال على العدسات االلكترونیة و الخواص البصریة لھا بدراسة في مجال البصریات االلكترونیة، اذ تركز البحث على محاكاة Al-Mudarris قامت الباحثة 2001في عام انواع العدسات الكھروستاتیكیة تعمل باطوار وظروف تكبیر ایونیة مكونة من مختلف –تصمیم منظومة نقل وتبئیر بصریة بتصمیم قاذف الكتروني كاثوده من البالزما وتم استخدامھ في Xiaowei Gu , et alقام 2008، في عام [4]مختلفة تم تصمیم ومحاكاة وتبئیر قاذف الكتروني باستخدام Nehra et al 2011، في عام [5] بائیةالمایكروویف العالي الكھر OPERA 3D [6] ھدف الدراسة الحالیة تصمیم عدسة مغمورة تعمل قاذفا" الكتروني حیث اذ تصّممت العدسة باستخدام طریقة التحلیل (Analysis) یم العدسات الكھروستاتیكیة، اذ یبدا" المصمم في ھذه الطریقة تعد ھذه الطریقة االكثر استخداما في تصم توزیع الجھد من خاللبعناصر معینة (االقطاب ) ویحاول ان یثبت صحة المنظومة التي یقوم بتصمیمھا ویتم ذلك الحصول وتحلیل الخواص البصریة وتغیر االبعاد الھندسیة لھذه العدسات للوصول الى افضل النتائج وبعد Vzالمحوري على عدسة ذي خواص بؤریة جیدة واقل زیوغ ممكنھ نقوم بتصمیم القاذف االلكتروني ودراسة خواصھ. النظریة ب ان اساس عمل ھذه الطریقة وكما معروف ھو تم استخدام طریقة التحلیل لتصمیم عدسة مغمورة خماسیة االقطا بتقسیم العدسة او االقطاب او أي منطقة یراد دراستھا الى عدد كبیر من المناطق او االجزاء الثانویة الصغیرة التي تدعى بالعناصر المحددة وھذه العناصر غالبا ماتكون على شكل مثلثات اذ یتم توزیع الجھد على كل جزء من اجزاء العدسة .[7]وتستخدم ھذه الطریقة وذلك لسھولة تعاملنا مع شكل االقطاب : Poisson's Equation [8]لقد حسب توزیع الجھد المحوري لھذه العدسة من خالل حل معادلة بوزان (1) ° − =∇ ε ρV2 یمثل الجھد االلكتروستاتیكي مقاسا" بوحدة الفولت Vاذ ان كتا ذي الرتبة -باستخدام طریقة رنج (Paraxial ray equation)من خالل حل معادلة الشعاع المحوري r(z)تمكنا من دراسة مسار الجسیمات المشحونة (Fourth-order Runge-Kutta technique)الرابعة )2 ( حیث V ′ ،V (z) بالنسبة الى المشتقة االولى والثانیة للجھد االلكتروستاتیكيتمثل ′′ r ′′،r′ المشتقة االولى والثانیة لمسار الجسیمات المشحونة تمثلr(z) بالنسبة الى (z) R تمثل المسافة على المحور I یمثل تیار القاذف األلكتروني و یقاس بوحدة األمبیرA RV IV rVrVr 2/1)2(2 ) 2 (2 ηπε = ′′ +′′+′′ 145 | Physics http://rd.springer.com/search?facet-author=%22Xiaowei+Gu%22 @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 معادلة الشعاع المحوري الت�ي تص�ف مس�ار الجس�یمات المش�حونة ف�ي المج�ال الكھروس�تاتیكي المتماث�ل (2)تمثل المعادلة دورانی����������������ا وھ����������������ي معادل����������������ة تفاض����������������لیة خطی����������������ة متجانس����������������ة م����������������ن الدرج����������������ة الثانی����������������ة ) (Second- order linear homogenous differential equationل�ة متجانس�ة وتتمی�ز ھ�ذه المعادل�ة بانھ�ا معاد . V [8]بالنسبة الى الجھد -:Cc [9]ومعامالت الزیوغ اللونیة Csومن المعادالت التالیة تم دراسة وحساب معامالت الزیوغ الكرویة 3) (dzVrrV V rr V V r V V V Vi z zrV i Cs 2 1 22 2 33 3 3 144 4 24 5 2 4 5 42/116 1 ′ ′ −′ ′ + ′ + ′′ ∫ ′ =                                  اذ ان Csi معامل الزیغ الكروي في جانب الصورة Zi ھو مستوي الصورة Vo تمثل الجھد في مستو الجسم 4) ( dzV iz z r V Vrr V V r V iCc 2/12 2 2/1 42 − ∫ ′′ +′ ′ ′ =        معامل الزیغ اللوني في جانب الصورة Cci وبعد اختیار العدسة المناسبة ودراسة خواصھا البصریة تم حسبت خواص الق�اذف االلكترون�ي م�ن كثاف�ة تی�ار، و او السطوعیة، االنتشاریة، شحنة الفراغ.تیار القاذف ،واالضاءة ) (Space charge limited current densityكثافة التیار المحدد بشحنة الفراغ -1 عند تصمیم القاذف ھذا فانھ یتم الحص�ول عل�ى التی�ار بوض�ع ف�رق جھ�د ب�ین اقط�اب الق�اذف لتعجی�ل االلكترون�ات Childولق�د وض�ع الع�الم limited current Space chargeالحرة ویطلق على ھذا التیار بالتیار المح�دد بش�حنة الف�راغ Child'sع�رف باس�مھ cm بوح�دةd مس�افة Vف�رق جھ�د مق�داره قانونا لكثافة التیار بین اقطاب مستویة متوازیة بینھما Lawو یسمى بقانون(Three – halves power law) [10] : (5) 2 2 3 2 2 3 0233.0 2 9 4 d V d V m e cJ a a = °= ε اذ ان Jc كثافة التیار المحدد بشحنة الفراغ وحدتھاA/cm2 Va الجھد على االنود وحداتھV Electron gun currentتیار القاذف االلكتروني - 2 . [1] الذي یمثل كمیة االلكترونات والشحنات الماره خالل وحدة المساحة JrI 2π= (6) :اذ ان I القاذف االلكتروني ویقاس بوحدة االمبیر تیارA. r یمثل نصف قطر فتحة الكاثود . Brightnessالضاءة او السطوعیة ا -3 . current density/ solid angle[1]التي تمثل كثافة التیار لكل زاویة صلدة 146 | Physics @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 ( )2γπr IB = )7( اذ ان B اإلضاءة او السطوعیة وتقاس بوحدةA/m2 sterad γ الزاویة النصف قطریة radial angle. Perveance of electron gunانتشاریة القاذف االلكتروني 4- تستخدم االنتشاریة لوصف حركة الحزم االلكترونیة (اشعة الجسیمات المشحونھ) التي تؤثر فیھا شحنة الفراغ وتع�رف [11] 3/2انتشاریة ریاضیا على انھا النسبة بین تیار الحزمة الى فولتیة تعجیل االنود مرفوعة لالس 2 3 V I P = (8) A/V3/2تقاس بوحدة Pاذ ان النتائج والمناقشة ذي زیوغ قلیلة تعمل عدسة مكب�رة لق�اذف الكترون�ي ف�ي حال�ة 20mmصّممت عدسة مغمورة خماسیة االقطاب بطول التكبیر الصفري. المجال االلكتروستاتیكي لعدسة مغمورة خماسیة االقطابحساب -1 ) حی�ث 1للعدسة الت�ي ت�م حس�ابھا م�ن معادل�ة ( Z) توزیع الجھد المحوري على طول المحور البصري 1یوضح الشكل ( ود االول والثاني ان الشكل یبین ان الجھد الكھربائي یبدا عند الكاثود ویكون اقل مایمكن (صفر) وبعدھا یبدا بالزیادة عند االن الى الخامس ،اذ تكون اعلى جھد لھ وھذا یبین بان العدسة معجل�ة ویك�ون توزی�ع الجھ�د وكم�ا واض�ح ف�ي الش�كل یاخ�ذ ش�كل الن العدسات المغمورة وكما ھو معروف لھا جھدین ث�ابتین ومختلف�ین بعض�ھما ع�ن بع�ض وھ�ذا مایمیزھ�ا بھ�ذا S حرف الشكل. Zero magnification conditionحالة التكبیر الصفري -2 حساب مسار الحزمھ االلكترونیة • ) 2) مسار الحزمة االلكترونیة للعدسة المغمورة التي حسبت من المعادلة(2یبین الشكل ( لحالة التكبیر الصفري حساب الخواص البصریة للعدسة المغمورة خماسیة االقطاب • )25-0تحت تاثیر حالة التكبیر الصفري عند تغییر نسب الجھود (لقد تمت دراسة الخواص البصریة لھذه العدسة ) العالقة بین معامالت الزیوغ الكرویة واللونیةعلى الت�والي نس�بة ال�ى البع�د الب�ؤري ف�ي جان�ب 4)،(3یوضح الشكالن ( یمثالن فولتیة القط�ب ف�ي Vi,Vo یمثل البعد البؤري للصورة F؛ اذ ان Vi/Voدالة لنسب الجھدCsi/F ، Cci/Fالصورة جانبي الجسم والصورة كما یوضح الشكالن ان كال من الزی�وغ الكروی�ة واللونی�ة نس�بة ال�ى البع�د الب�ؤري تق�ل بزی�ادة نس�ب الجھود المعجلة ( زیادة طاقة الجسیمات المشحونھ). بوصفھا دالة لنسبة الجھ�ود Lول العدسة كما تم ایجاد العالقة مابین معامل الزیغ الكروي في جانب الصورة نسبة الى ط .Vi/Voالمعجلة ان قیم الزیوغ تق�ل بزی�ادة طاق�ة الجس�یمات المش�حونة أي بزی�ادة نس�ب الجھ�ود المعجل�ة (6)و (5)كذلك یوضح الشكالن الكرویة نسبة ال�ى وكما یظھر من االشكال ان قیمة معامل الزیوغ اللونیة نسبة الى طول العدسة اقل من قیمة معامل الزیوغ ام�ا معام�ل قیم�ة معام�ل الزی�وغ الكروی�ة 0.018، اذ تصل قیمة معامل الزیوغ اللونیة ال�ى 20طول العدسة عند نسبة الجھد 0.023فتصل الى على مع�امالت الزی�غ الك�روي والزی�غ الل�وني عن�د اخ�ذ قیم�ة ثابت�ة للتی�ار Sكما تمت دراسة تأثیر تغیر مساحة المقطع تق��ل بص��ورة واض��حة م��ع زی��ادة مس��احة Ccو Cs) ان مع��امالت الزی��وغ 7، اذ نالح��ظ م��ن الش��كل (I=10-4Aدارھا مق�� . م�ن ذل�ك الش�كل S=3mm2تقریب�ا"حتى تص�ل ال�ى اق�ل قیم�ة لھ�ا عن�دما S=0.5mm2المقطع ابت�داء م�ن مس�احة المقط�ع ل�ى الزی�غ الك�روي عن�د تغی�ر مس�احة المقط�ع م�ابین بالنس�بة ا1.671 ال�ى 5.643نالحظ ان قیم الزیوغ تتراوح ، ما ب�ین (0.5-3)mm2 (3-0.5)عند تغیر مساحة المقط�ع 0.702الى 1.203وان قیم الزیغ اللوني تراوحت مابینmm2 وھ�ذه القیم یمكن عدھا قیما" جیدة لھذه الزیوغ عند وضع التصامیم لھذه العدسات . ومن ثم األرتفاع بھذه القیم ودراسة تأثیر تغیر التیار ف�ي I=10-7Aر أبتداء بالقیم القلیلة واخیر أخذت قیم مختلفة للتیا -I=10قیم الزیوغ و لما كان تأثیر شحنة الفراغ واضحا" في القیم العالیة للتیار فقد تم التوصل الى قیم مقبولة للزیوغ عند 4A . ودرس بعد ذلك تأثیر العوامل األخرى في قیم الزیوغ ، تغی�ر مع�امالت الزی�وغ الكروی�ة النس�بیة م�ع تغی�ر ق�یم التی�ار عن�د اخ�ذ قیم�ة ثابت�ة لمس�احة المقط�ع (8) یب�ین الش�كل S=1mm2 ان معامل الزیوغ ،Cs اغ حی�ث انھ�ا وذل�ك بس�بب ت�اثیر ش�حنة الف�ر یزداد بص�ورة واض�حة م�ع زی�ادة التی�ار 147 | Physics @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 AIت����زداد بزی����ادة التی����ار ،فعن����د قیم����ة 4101 وعن����د تغی����ر قیم����ة التی����ار 1.502تك����ون Cs/Fف����أن قیم����ة =×− AI 4105 . 3.681تكون Cs/Fفأن قیمة =×− Aتغی�ر مع�امالت الزی�وغ اللونی�ة م�ع تغی�ر التی�ار فعن�د قیم�ة التی�ار تك�ون ِ (8)كما یبین الشكل 4101 −×=I ف�أن قیم�ة Cc/F وتتغیر عند قیمة 0.608تكونAI 4105 . 0.881لتصبح =×− دراسة خواص القاذف االلكتروني-3 بعد الحصول على عدسة الكتروستاتیكیة مغمورة خماس�یة االقط�اب ذي خ�واص بص�ریة جی�دة (ذي زی�وغ كروی�ة ولونیة قلیلة وكما تم ذكرھا س�ابقا") باس�تخدام طریق�ة التحلی�ل قمن�ا بدراس�ة خ�واص ھ�ذه العدس�ة قاذف�ا" الكترون�ي م�ن كثاف�ة ) عل��ى الت��والي وباس��تخدام 5-9ي ت��م حس��ابھا م��ن المع��ادالت(تی��ار، وتی��ار الق��اذف،و اض��اءة، وانتش��اریة، و ش��حنة ف��راغ الت�� r=100nm كانت النتائج التي تم الحصول علیھا جیدة مقارنة مع النتائج التي حصل علیھا باحثان آخران وكم�ا موض�ح ف�ي الج�دول ):1رقم ( B= 1.622*1014 A/m2االضاءة او السطوعیة ، I= 4*10-4 Aتیار القاذف، J= 1.3*109 A/m2كثافة التیار P= 1.7 *10-11 A/V3/2االنتشاریة االستنتاجات امكانیة تص�میم ق�اذف الكترون�ي باس�تخدام عدس�ة كھروس�تاتیكیة مغم�ورة خماس�یة االقط�اب تعم�ل تح�ت ظ�رف التكبی�ر • الصفري باقل زیغ ممكن (كروي او لوني ) ان نسب جھود االقطاب ھي العامل المھم في الحصول على اقل قیم لمعامالت الزیوغ الكرویة واللونیة نسبة ال�ى البع�د • البؤري . تعمل العدسة المغمورة عمل عدسة معجلة لاللكترونات ومكبرة. • ان زیادة عدد االقطاب تؤدي الى زیادة كفاءة خصائص القاذف االلكتروني . • وجود شحنھ الفراغ تزید م�ن ق�یم الزی�وغ حی�ث ان زی�ادة ق�یم التی�ار ت�ؤدي ال�ى زی�ادة ق�یم مع�امالت كما ھو معروف ان • الزیوغ وقد حصلنا على اقل قیم لمعامالت الزیوغ الكرویة واللونیة. المصادر 1- Sziligyi, M. (1988), Electron and ion optics, Plenum Press, NewYork 2- Klempere, O. and Barnett, M. E. (1971), Electron optics, University of Cambridge, UK. 3- Smith, M. R. and Munro, E. (1987), Computer programs for designing multipole electron and ion optical systems, J.Vac. Sci. Technol, B5 , 161-164 4- Fatin A.J.Al-Mudarris (2001) " computer-Aided-Design of an ion-optical transport and focusing system", Ph.D.Thesis ,Al-Nharin University. 5-Xiaowei Gu, Lin Meng, Yiqin Sun, Xinhua Yu(2008), The Experimental Study of Novel Pseudospark Hollow Cathode Plasma Electron Gun, Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, Volume 29, Issue 11, pp 1032-1037 6-Ashok Nehra, Joshi, L.M.; Gupta, R.K., Shivani Sharma; Choyal, Y. and Sharma R.K. (2011), Design and sumlation of pole piece for focusing of multi- beam electron gun, Journal of infrared, Millimeter, and Terahertz waves, 32, Issue (6): 793-800. 7-Munro,E.(1975), a set of computer programs for calculating the properties of electron lenses, Department of engineering report CUED/B-Elect TR45, University of Cambridge,UK. 8- Zhigarev, A. (1975),Electron Optics and Electron-Beam Devices, Mir Publishers Moscow. 9- Sziligyi, M. (1987), A systematic Analysis of Two-Electrode Electrostatic Lenses, IEEE. Trans., Electron Device, ED-34 ,1848-1858 10- Bakish, R. (1962),Introduction to electron beam technology, Inc. New York, London 11- Grivet, P. (1972),Electron optics, Pergamon Press,Oxford and New York 12-Hozumi,Y; Ohsawa,S; Sugimura,T; and Ikeda,M. (2005), Development of electron gun of carbon nanotube cathode. IEEE Xplor20,Issue 16-20, 1392-1394. 148 | Physics http://rd.springer.com/search?facet-author=%22Xiaowei+Gu%22 http://rd.springer.com/search?facet-author=%22Lin+Meng%22 http://rd.springer.com/search?facet-author=%22Yiqin+Sun%22 http://rd.springer.com/search?facet-author=%22Xinhua+Yu%22 http://rd.springer.com/journal/10762/29/11/page/1 @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 13-Joseph A, Eichmerier Manfred Thumn, (2008),Vacumm electronics spring Publishers,New York, 535, 165 14- Rollett A.D.and Rollett D.N. Rollett (2008), Microscopy: overview of different methods,Advanced characterization and micro structural Analysis, Spring Publishers, New York. وعمل باحثین اخرین لكتروني بین العمل الحاليمقارنة لخصائص القاذف اال :)1جدول ( References Number of electrode I A J (A/m2 ) B (A/m2 ) Present Work 5 4*10-4 1.3*109 1.622*1014 [12] 2 0.48 9.1*10-4 [13] 3 10 2*107 [14] 2 5*10-9 107 149 | Physics @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 150 | Physics @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 151 | Physics @1a@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ÚÓ‘Ój�n€a@Î@Úœäñ€a@‚Ï‹»‹€@·rÓ:a@Âig@Ú‹©@Ü‹26@@ÖÜ»€a@I1@‚b«@H2013 Ibn Al-Haitham Jour. for Pure & Appl. Sci. Vol. 26 (1) 2013 Space Charge Effect for Design Electron Gun Using Five Electrode Immersion Electrostatic Lenses Bushra H. Hussein Dept. of Physics/College of Education For Pure Science(Ibn Al-Haitham) / University of Baghdad Received in :28 November 2011 , Accepted in : 21 May 2012 Abstract Computer theoretical study has been carried out on the design of five electrode immersion electrostatic lens used in electron gun application. The finite element method (FEM) is used in the solution of the Poisson's equation fro determine axial potential distribution, the electron trajectory under Zero magnification condition . The optical properties : focal length ,spherical and chromatic aberrations are calculated,From studying the properties of the designed electron gun. we have good futures for these electron gun where are abeam current 4*10-4A can be supplied by using cathode tip of radius 100 nm. Keywords : electrostatic lenses, Space charge, electron gun, spherical and chromatic aberrations, The finite element method (FEM). 152 | Physics (7) اذ ان << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /DetectCurves 0.0000 /ColorConversionStrategy /CMYK /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedOpenType false /ParseICCProfilesInComments true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveDICMYKValues true /PreserveEPSInfo true /PreserveFlatness true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments true /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /CropColorImages true /ColorImageMinResolution 300 /ColorImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageMinDownsampleDepth 1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False /CreateJDFFile false /Description << /ARA /BGR /CHS /CHT /CZE /DAN /DEU /ESP /ETI /FRA /GRE /HEB /HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke. Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 5.0 i kasnijim verzijama.) /HUN /ITA /JPN /KOR /LTH /LVI /NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.) /NOR /POL /PTB /RUM /RUS /SKY /SLV /SUO /SVE /TUR /UKR /ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.) >> /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ << /AsReaderSpreads false /CropImagesToFrames true /ErrorControl /WarnAndContinue /FlattenerIgnoreSpreadOverrides false /IncludeGuidesGrids false /IncludeNonPrinting false /IncludeSlug false /Namespace [ (Adobe) (InDesign) (4.0) ] /OmitPlacedBitmaps false /OmitPlacedEPS false /OmitPlacedPDF false /SimulateOverprint /Legacy >> << /AddBleedMarks false /AddColorBars false /AddCropMarks false /AddPageInfo false /AddRegMarks false /ConvertColors /ConvertToCMYK /DestinationProfileName () /DestinationProfileSelector /DocumentCMYK /Downsample16BitImages true /FlattenerPreset << /PresetSelector /MediumResolution >> /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ] >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice