三维非对称静电系统边界元素法的数值分析及应用软件

在对旋转对称系统进行研究的基础上,本文进一步探讨边界元素法(BEM)运用于三维非对称静电电子光学系统的数值分析以及适于程序设计的计算方法,并且编制成功了可用于设计与分析各种非对称的静电聚焦、偏转、宽电子束成像以及多极场等电子光学系统的应用软件。用Fortran语言编制的静电系统三维BEM分析设计通用程序,不但能够精确计算出系统电极上块状边界元的表面电荷密度、空间电位及电场分布,还能追迹计算不同方位、不同初始条件的电子轨迹,并计算出系统的成像参量、轴上和轴外的各种像差(包括描述系统非对称性质的像差)。通用程序已经过反复的优化,能够应用于各种非对称实际系统精确的分析设计。     

用多极理论分析圆柱—正N边形内导体同轴传输线

本文提出用多极理论准解析计算方法分析圆柱－ 正Ｎ 形内导体同轴传输线,介绍了多极理论的准解析计算规则。实例计算结果表明：用多极理论准解析计算方法分析圆柱－ 正Ｎ 边形内导体同轴传输线,其计算精度是相当高的,多极理论准解析计算方法是一种较好的传输线分析方法,可以很方便地应用于传输线工程问题的设计与计算     

多极场与旋转对称场组合系统的数值分析

本文讨论了多极场与旋转对称场组合系统的三维数值分析问题。提出了一些实用的处理方法。编制了分析组合场的计算机程序。通过分析实例,揭示了多极透镜加非对称电压后的某些新特性。研究了多极透镜与旋转对称透镜组合系统的基本性质。     

基于多层快速多极子方法的三维目标RCS高效数值求解技术

随着工程应用的不断深入,复杂三维目标雷达截面积(RCS)的高效计算越来越受关注.本文介绍了我们所发展的基于多层快速多极子方法的几种高效数值方法:后期近似迭代多层快速多极子方法、自适应射线传播多层快速多极子方法、快速远场近似多层快速多极子方法、高阶多层快速多极子方法.作为数值方法,这些方法通用性强,适于任意形状目标RCS·计算.它们不仅具有很好的计算精度,也具有优良的计算性能.对于未知量数目为N的三维电磁散射,计算量为O(NlogN)量级,存储量为O(N)量级,特别适合求解复杂三维目标RCS,有望在将来的雷达工程领域得到更深入的应用.     

多极系统的三维数值分析

本文在富里哀展开法的基础上,进一步研究了多极系统的三维数值分析问题,解决了多极系统中电子轨迹的三维数值计算以及旋转对称场与多极场组合问题的数值计算,编制了计算机程序,通过一些实例研究了多极系统的电子光学性质,并对多极透镜校正旋转对称透镜像差的作用进行了分析。     

三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法

为进一步提高对电大尺寸目标散射求解的能力,详细研究了多层快速多极子方法.重点设计了用于多层快速多极子方法的各种优化方法包括Morton编号、转移因子修正内插技术与外向波重复存储策略.对于未知量数目为N的三维电磁散射,数值实验显示多层快速多极子方法具有O(NlogN)量级的计算量、O(N)量级的存储量,特别适合求解三维电大尺寸目标的电磁散射.利用该方法在单机(内存1Gb)上成功计算了未知量为25万的电大尺寸目标散射.     

IPO结合FMM，RPFMM，FaFFA方法快速计算电大腔体的RCS

迭代物理光学法结合快速多极子(IPO+FMM)方法,可以快速计算电大腔体的电磁散射特性。传统的快速多极子(FMM)方法需要计算两组的转移因子以及转移过程的全部角谱分量,计算开销是非常大的。随着组间距离的增大,转移过程可以用射线多极子(RPFMM)简化计算,为了充分利用射线多极子方法中参与计算的有效角谱分量随着组间距离增大而变少的特性,采用一种随着组间距离增大自适应调整参与计算的角谱分量的锥形区域的射线多极子方法(RPFMM),当两组距离足够大而位于远场时,用远场近似方法(FaFFA)进一步简化计算。结果表明该方法能在保持计算精度的同时并能较IPO+FMM方法进一步减少计算资源占用、提高计算速度。     

脊波导族的多极理论分析

本文提出用多极理论准解析法计算不满足多极理论展开条件的脊波导本征值问题,介绍计算二维Helmholtz方程边值问题的多极理论准解析法计算规则,实例计算结果表明：多极理论准解析法具有较高的计算精度,是计算复杂截面波导本征值问题的一种有效方法,可以很方便地应用于复杂截面波导工程问题的设计与计算。     

射频激励快轴流CO_2激光器串行电极系统的研究

本文探讨了射频(RF)激励快轴流CO_2激光器单源多极激励的串行系统,给出了系统的均压设计方法和系统频率负载特性。     

波导本征值问题的多极理论分析

本文利用多极理论分析波导本征值问题.给出用多极理论分析波导本征值问题的使用规则和实施方法.实例计算结果表明,用多极理论分析波导本征值问题,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于波导工程问题的设计与计算,多极理论是一种有效的波导本征值分析方法.     

计算轴对称静电场的多重网格法的研究

本文研究的多重网格法,可用于区域形状任意和有“内电极”的实际电子光学系统轴对称电场的电位计算。其计算精度和效率均优于传统的有限差分法,故可广泛应用于分析设计静电聚焦像管的电子光学系统及摄像管电子枪的发射系统等。     

有限差分法求解静电场问题

简介了有限差分法（FDM）的起源,讨论其在静电场求解中的应用.以铝电解槽物理模型为例,采用FDM对其场域进行离散,使用MATLAB和C求解了各节点的电位.由此,绘制了整个场域的等位线和电场强度矢量分布.同时,讨论了加速收敛因子对超松弛迭代算法迭代速度的影响,以及具有正弦边界条件下的电场分布.     

空气阻尼对扭臂式静电驱动结构pull-in电压的影响

基于扭臂式静电驱动结构的基本模型,在忽略和考虑空气阻尼作用的两种情况下,分别采用能量法和力电耦合分析方法得到扭臂式静电驱动器的pull-in电压.通过对比两种情况下的pull-in电压,得出了驱动结构参数变化时空气阻尼作用对pull-in电压的影响.结果表明,在一定范围内,随着上电极长度、上电极宽度的增加以及上下电极之间间距的减小,空气阻尼作用对pull-in电压的影响逐步增大;并且当上电极宽度增大或者上下电极之间间距减小到一定程度时,空气阻尼作用力甚至可以与驱动的静电力达到同一数量级,此时必须考虑空气阻尼作用的影响.     

基于MATLAB对二维混合边界静电场域的分析

本文分析了有限差分法的原理与概念,讨论了电磁场问题涉及3种类型的边界条件,采用有限差分数值计算分析边界问题,对二维混合型边界静电场进行分析,用MATLAB编程计算差分方程,并将超松弛迭代法引入到差分方程的计算,并与简单迭代方法进行比较,同样的计算精度下采用超松弛法不仅节省存储空间,而且加快了收敛速度。通过计算可以看出MATLAB在解决实际的工程和数学问题中,具有使用更为简便、语句功能更强的特点,能直观地演示二维混合边界静电场的电势分布图和场强立体分布图。     

圆锥浸没透镜电子光学系统的研究

本文研究利用边界元素法计算圆锥透镜场分布，用曲傍轴轨迹方程组、实际轨迹方程组追迹计算各种初条件的带电粒子轨迹，确定电子光学参量。其计算结果Ｓ．Ｙａ．Ｙａｖｏｒ等采用渐近解析方法的结果相符。     

半导体器件生产中的静电与防护

绝大多数半导体器件都是静电敏感器件,而在生产过程中静电又是无处不在的,生产厂必须对静电防护措施给予充分的重视.生产厂应通过对器件采用防静电设计,并在生产过程中对静电采用泄漏、屏蔽和中和等控制原理,采取静电接地、穿戴防静电工作服、使用防静电台面、地面、工具及周转箱、防静电包装袋等措施,建立一个完整的静电防护体系.生产厂还应建立防静电系统的周期测试和监控制度,保证防静电设施起到有效的防护作用,避免和减少器件在生产过程中的静电损伤,交付用户高质量高可靠的产品.     

计算像管三维静电场的多重网格法

研究了利用多重网格法计算静电像管的三维静电场分布。通过计算同心球系统与倾斜的双圆筒阴极透镜两个例子,表明计算精度可以达到10-3～10-4。通过比较多重网格法与有限差分法计算三维静电场的计算精度和计算效率,发现多重网格法的收敛率为常数。在相同计算精度的情况下,其计算效率比有限差分法快8～31倍,有效地提高了求解三维静电场的计算效率,从而为非旋转对称静电像管的设计打下了坚实的基础。     

静电驱动蝴蝶结状双端固支梁的节点分析法

为了在节点化设计方法中对静电驱动的蝴蝶结状双端固支梁进行分析,采用伽辽金残余法建立了静电驱动梯形梁单元的节点化模型,在HSpice中构建了相应的等效电路模型. 与有限元仿真结果及文献中给出的实验结果进行了比较,结果表明模型具有较高的精度,可在相关设计中作为参考.     

Nonlinear electrostatic behavior for two elastic parallel fixed–fixed and cantilever microbeams

In this paper, the electrostatic pull-in behavior of two elastic parallel fixed–fixed and cantilever microbeams in microelectromechanical systems (MEMS) are investigated. The nonlinear electrostatic equations are considered due to some important effects including: residual stresses, fringing field and axial stresses. Various residual stresses in two elastic parallel fixed–fixed models are considered. Step by step linearization method is used to solve the equations. The numerical results reveal that the step by step linearization method is highly efficient, and it is the easiest one to calculate the pull-in voltage. In the proposed models, the pull-in voltages are considerably decreased when compared to the pull-in voltages of simple fixed–fixed and cantilever models.