Para melhorar o feixe da sonda em equipamentos como o microscópio eletrônico de varredura, foi projetado um canhão eletrônico de emissão térmica com imersão magnética, capaz de coletar efetivamente os elétrons emitidos pelo cátodo do canhão eletrônico, aumentando o feixe de emissão efetivo. Foi realizada uma análise teórica das características eletro-ópticas do canhão eletrônico de emissão térmica com imersão magnética, e foram simuladas e comparadas as performances das lentes magnéticas para três estruturas: sapata unipolar, sapata bipolar com folga axial e sapata bipolar com folga radial. Com base na estrutura da sapata bipolar com folga axial, foi projetada uma lente para o canhão eletrônico com imersão magnética, e foram analisados por simulação os parâmetros de ponto de feixe, feixe, densidade de corrente de feixe angular e brilho conforme a variação da lente de imersão. Com base em uma plataforma experimental, foram testadas a distribuição do campo magnético da lente de imersão e o feixe de emissão efetivo do canhão eletrônico com imersão magnética. Os resultados experimentais mostraram que a distribuição real do campo magnético da lente de imersão corresponde basicamente aos valores simulados; para o mesmo tamanho de abertura, o feixe de emissão efetivo do canhão eletrônico com imersão magnética foi de 44,97 nA sob baixa voltagem de aceleração de 3,3 kV e 638,12 nA sob alta voltagem de aceleração de 23,5 kV, representando um aumento de aproximadamente 4 vezes em comparação com o canhão eletrônico de emissão térmica comum.

Óptica eletrônica; canhão eletrônico de emissão térmica; lente de imersão magnética; lente de sapata bipolar