Какова точность выстрела электроном по цели?

Представьте, что вы стреляете электроном по мишени. Пусть цель будет на расстоянии г и электрон будет двигаться с нерелятивистской скоростью в . Как мы можем оценить максимально возможную достижимую точность?

Мои первоначальные мысли заключаются в том, чтобы применить принцип неопределенности Гейзенберга,

Δ Икс Δ п ≥ час .
Мы знаем это п "=" м в так есть
м Δ Икс Δ в ≥ час .
Мы могли бы сделать оценку по неопределенности в скорости. Скажем, если нам дано значение 100 км/с, а затем сказать, что неопределенность около 1 км/с. Таким образом, мы можем иметь точность в положении электронов
Δ Икс ≥ час м Δ в .
Моя первая проблема заключается в том, что это кажется немного проницательным расчетом, а также дает минимально возможную точность.

Сколько угодно технических подробностей об этом можно найти в учебниках по конструированию электронных микроскопов. На практике большинство электронных устройств остаются как минимум на два порядка (часто на три или более) выше этого физического предела. Соответствующие ограничивающие эффекты в электронной оптике носят технический, а не физический характер.
@CuriousOne - я бы посчитал эффективный размер источника и распространение энергии физическими ограничениями - хотя я вполне мог упустить ваше различие между техническими и физическими.
На этот вопрос я натолкнулся в прошлой статье для модуля, который представляет собой набор случайных вопросов, предназначенных для развития нашей способности решать проблемы. Не должно быть никакой физики за пределами классической, кроме неопределенности Гейзенберга
Это требует цитаты Йоги Берра (это не от него, что делает ее еще смешнее): «В теории теория и практика одинаковы, на практике это не так». Вы правы в том, что от вас ожидали наивного ответа, и в этом нет ничего плохого. Есть немного более теоретический ответ («сжатые состояния»), а затем возникает практическая трудность локализации электронов где-либо вблизи этого теоретического предела. Не помешает услышать обо всех из них.
@JonCuster: Есть и другие проблемы, например, числовая апертура электронной оптики и электростатическое взаимодействие в пучках с нетривиальным током пучка, особенно в пучках ускорителей, которые на много порядков далеки от предела принципа неопределенности.
Хорошие комментарии! Всегда полезно знать обо всех различных возможностях, результатах и ​​методах.
@CuriousOne - конечно (и у нас уже были разговоры на эту тему раньше). Поскольку вы упомянули электронные микроскопы, в ПЭМ нет эффектов пространственного заряда (за исключением, возможно, новых импульсных лазерных источников короткого времени). Я согласен с тем, что электронные микроскопы далеки от пределов принципа неопределенности, но оставшиеся ограничения носят, ну, физический характер и могут быть описаны физикой. Вот и все.

Ответы (1)

Подробный анализ ограничений для электронной микроскопии см. в: Точка зрения: каковы пределы разрешения в электронных микроскопах? Это краткий обзор технологии, и они резюмируют недавние улучшения в разрешении:

«По оценкам авторов, результирующий предел разрешения находится в диапазоне 0,50 – 0,8 Å , что согласуется с лучшим, что было достигнуто на сегодняшний день».

Я испытал эти улучшения на протяжении всей своей карьеры. На каждом этапе были те, кто говорил, что мы уже на пределе, или что следующий шаг будет либо слишком дорогим, либо малоценным.

Какова точность выстрела электроном по цели?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v