¿Cuál es la precisión al disparar un electrón a un objetivo?

Considere disparar un electrón a un objetivo. Deja que el objetivo esté a distancia. d y el electrón viaja a una velocidad no relativista v . ¿ Cómo podemos estimar la máxima precisión posible alcanzable?

Mis pensamientos iniciales son aplicar el principio de incertidumbre de Heisenberg,

Δ X Δ pag ≥ h .
Lo sabemos pag = metro v así que ten
metro Δ X Δ v ≥ h .
Podríamos hacer una estimación de la incertidumbre en la velocidad. Digamos que si nos dan un valor de 100 km/s y luego decir que la incertidumbre es sobre 1 km/s Así podemos tener una precisión en la posición de los electrones de
Δ X ≥ h metro Δ v .
Mi primer problema con esto es que parece un cálculo un poco astuto, y también da la mínima precisión posible.

Puede encontrar tantos detalles técnicos como desee sobre este tema en los libros de texto sobre diseño de microscopios electrónicos. En la práctica, la mayoría de los dispositivos electrónicos permanecen al menos dos órdenes de magnitud (a menudo tres o más) por encima de este límite físico. Los efectos limitantes relevantes en la óptica electrónica son de naturaleza técnica y no física.
@CuriousOne: habría considerado que el tamaño efectivo de la fuente y la distribución de energía son restricciones físicas; sin embargo, es posible que me esté perdiendo su distinción entre técnico y físico.
Bueno, esta pregunta fue una que encontré en un artículo anterior para un módulo que es básicamente un conjunto de preguntas aleatorias diseñadas para desarrollar nuestra capacidad para resolver problemas. No debería haber física más allá de la clásica excepto la incertidumbre de Heisenberg
Esto requiere una cita de Yogi Berra (no es de él, lo que lo hace aún más divertido): "En teoría, teoría y práctica son lo mismo, en la práctica no lo son". Tienes razón en que se esperaba que dieras la respuesta ingenua y no tiene nada de malo. Hay una respuesta un poco más teórica ("estados comprimidos") y luego está la dificultad práctica de localizar electrones en cualquier lugar cerca de este límite teórico. No está de más haber oído hablar de todos ellos.
@JonCuster: Hay más problemas, por ejemplo, la apertura numérica de la óptica electrónica y la interacción electrostática en haces con una corriente de haz no trivial, especialmente en haces de aceleradores, que están a muchos órdenes de magnitud del límite del principio de incertidumbre.
¡Buenos comentarios! Siempre es bueno saber acerca de todas las diferentes posibilidades, resultados y métodos.
@CuriousOne: por supuesto (y hemos tenido conversaciones paralelas sobre esto antes). Como mencionó los microscopios electrónicos, no hay efectos de carga espacial en un TEM (excepto quizás con las nuevas fuentes de tiempo corto impulsadas por láser pulsado). Estoy de acuerdo en que los microscopios electrónicos están lejos de los límites del principio de incertidumbre, pero los límites que quedan son, bueno, de naturaleza física y se pueden describir con la física. Eso es todo.

Respuestas (1)

Para obtener un análisis detallado de los límites de la microscopía electrónica, consulte: Punto de vista: ¿Cuáles son los límites de resolución en los microscopios electrónicos? Esta es una breve revisión de la tecnología y resumen las mejoras recientes en la resolución con:

"Los autores estiman que el límite de resolución resultante está en el rango 0.50 – 0.8 A , que es consistente con lo mejor que se ha logrado hasta la fecha".

He experimentado estas mejoras a lo largo de mi carrera. En cada etapa hubo quienes dijeron que ya estábamos en los límites, o que el siguiente paso era demasiado costoso o de poco valor.

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