주사전자현미경과 같은 장비의 탐침 빔을 향상시키기 위해, 전자총 음극에서 방출된 전자를 효과적으로 집광하여 유효 방출 빔을 증가시키는 자기 침지식 열전자 방출 전자총을 설계하였다. 자기 침지식 열전자 방출 전자총의 전자광학 특성을 이론적으로 분석하였으며, 단극 슈, 쌍극 슈의 축방향 간격, 쌍극 슈의 반경 방향 간격 세 가지 구조의 자기 렌즈 성능을 시뮬레이션으로 비교하였다. 쌍극 슈 축방향 간격 구조를 기반으로 한 렌즈를 설계하였으며, 침지 렌즈 변화에 따른 빔 스폿, 빔 전류, 각 빔 전류 밀도, 밝기 등의 파라미터를 시뮬레이션으로 분석하였다. 실험 플랫폼을 기반으로 침지 렌즈의 자기장 분포와 자기 침지식 전자총의 유효 방출 빔 전류를 측정하였다. 실험 결과, 침지 렌즈 자기장 실제 분포 값이 시뮬레이션 값과 거의 일치함을 보여주었으며, 같은 조리개 크기에서 자기 침지식 전자총의 유효 방출 빔 전류는 저가속 전압 3.3 kV에서 44.97 nA, 고가속 전압 23.5 kV에서 638.12 nA로서 일반 열전자 방출 전자총 대비 약 4배 증가하였다.

전자광학; 열전자 방출 전자총; 자기 침지 렌즈; 쌍극 슈 렌즈