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 denomina electrostática porque la fuerza y la dirección del campo aplicado cambian lentamente en relación con el tiempo que tardan las partículas en atravesar el campo y, por lo tanto, se puede considerar que no cambia (es estática) para ninguna partícula individual.
La fuerza de Lorentz actúa sobre cualquier partícula cargada en una desviación electrostática. La desviación 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 modo 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. La trayectoria que siguen las partículas depende de su aceleración lateral y su velocidad cuando entran en el campo de desviación. Por lo tanto, es importante para un buen control de la dirección que las partículas en la corriente tengan una relación uniforme entre carga y masa 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 ángulos rectos, entre los que fluye la corriente de electrones. Esta disposición permite la 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 eléctrico . Al hacer coincidir la velocidad de propagación de la señal eléctrica con la velocidad de tránsito de los electrones, se logró el máximo ancho de banda (respuesta de frecuencia).
La técnica funciona bien siempre que se pueda crear una corriente lo suficientemente uniforme, como se ha comentado anteriormente. Por ello, se ha utilizado para controlar corrientes de partículas macroscópicas, por ejemplo, también en la clasificación de células activada 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 se sabe que es inferior a la deflexión magnética para desviar un haz de partículas cargadas en ángulos grandes, por ejemplo, más de 10 grados. La razón es que las aberraciones de deflexión se vuelven grandes a medida que aumenta el ángulo de deflexión. Esto reduce la capacidad de enfocar con precisión el haz. También en la deflexión electrostática se ha practicado durante mucho tiempo inyectar el haz a mitad de camino entre las placas de deflexión cargadas para evitar los campos marginales tanto como sea posible. Sin embargo, se descubrió mediante métodos de cálculo 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. Así, desplazados, todos los electrones del haz se desvían en el mismo ángulo. Existe un astigmatismo inducido que es corregible. Esta idea de deflexión ha sido probada y verificada. Se informa que son posibles ángulos de deflexión de 50 grados sin aberración de deflexión mensurable. El desplazamiento óptimo de la inyección es aproximadamente 1/3 del espacio entre placas hacia la placa deflectora. El diámetro útil del haz también es aproximadamente 1/3 del espacio. [2]