En electromagnetismo , la deflexión electrostática se refiere a una forma de modificar la trayectoria de un haz de partículas cargadas mediante el uso de un campo eléctrico aplicado transversalmente a la trayectoria de las partículas. La técnica se llama electrostática porque la intensidad y la dirección del campo aplicado cambian lentamente en relación con el tiempo que tardan las partículas en transitar el campo y, por lo tanto, se puede considerar que no cambia (es estática) para una sola partícula .
La fuerza de Lorentz actúa sobre cualquier partícula cargada en una deflexión electrostática. La deflexión electrostática utiliza un caso especial y simplificado de este efecto general al limitar el campo a un campo eléctrico . Un campo eléctrico aplica una fuerza sobre una partícula que es proporcional a la intensidad del campo y a la carga de la partícula. La dirección de la fuerza aplicada es la misma que la dirección del campo eléctrico para cargas positivas y opuesta para cargas negativas. Para la desviación electrostática, el campo eléctrico aplicado se dispone de manera que se encuentre en el plano perpendicular a la dirección inicial de la corriente. Las partículas son aceleradas por esta fuerza en proporción a la carga de las partículas. El camino que siguen las partículas depende de su aceleración lateral y de su velocidad cuando entran en el campo deflector. Por lo tanto, es importante para un buen control de la dirección que las partículas en la corriente tengan una relación carga-masa uniforme y que se muevan a una velocidad uniforme.
El uso más común de esta técnica es controlar la trayectoria de una corriente de electrones en el vacío. Una aplicación es en pequeños tubos de rayos catódicos para osciloscopios . En estos tubos, el campo eléctrico es creado por dos conjuntos de electrodos emparejados, montados en ángulo recto, entre los cuales fluye la corriente de electrones. Esta disposición permite una desviación independiente del haz en dos dimensiones (generalmente percibida como arriba/abajo (vertical) y derecha/izquierda (horizontal)). Los electrodos se denominan comúnmente placas de desviación . Tradicionalmente, los electrones pasan primero a través de las placas de desviación verticales, lo que produce una sensibilidad ligeramente mayor debido al mayor tiempo de viaje desde las placas de desviación verticales hasta la pantalla de fósforo en comparación con las placas de desviación horizontales. [1] En osciloscopios de muy alta velocidad, las placas de desviación eran a menudo estructuras complejas, que combinaban una serie de subplacas con una línea de retardo eléctrica . Al hacer coincidir la velocidad de propagación de la señal eléctrica con la velocidad de tránsito de los electrones, se logró el ancho de banda máximo (respuesta de frecuencia).
La técnica funciona bien siempre que se pueda crear una corriente suficientemente uniforme, como se analizó anteriormente. Por lo tanto, también se ha utilizado para controlar flujos de partículas macroscópicas, por ejemplo, en la clasificación de células activadas por fluorescencia . Otra aplicación fue en un tipo de impresora de inyección de tinta .
La deflexión electrostática es muy útil para ángulos de deflexión pequeños, pero es bien sabido que es inferior a la deflexión magnética para desviar un haz de partículas cargadas en ángulos grandes, digamos de más de 10 grados. La razón es que las aberraciones de deflexión aumentan a medida que aumenta el ángulo de deflexión. Esto reduce la capacidad de enfocar con precisión el haz. También en la deflexión electrostática se practica desde hace mucho tiempo inyectar el haz a mitad de camino entre las placas de desviación cargadas para evitar en la medida de lo posible los campos marginales. Sin embargo, mediante métodos de cálculo se descubrió que las aberraciones de deflexión se reducirían significativamente si el haz se inyectara desplazado hacia la placa de atracción. De esa manera, el haz tiende a seguir equipotenciales y la fuerza de deflexión es normal a la dirección del haz. De este modo, todos los electrones del haz se desvían en el mismo ángulo. Hay un astigmatismo inducido que es corregible. Esta idea de desviación ha sido probada y verificada. Según se informa, son posibles ángulos de desviación de 50 grados sin una aberración de desviación mensurable. El desplazamiento de inyección óptimo es aproximadamente 1/3 del espacio de la placa hacia la placa deflectora. El diámetro útil de la viga es también aproximadamente 1/3 del hueco. [2]