多重网格法求解三维静电场分布

本文将一种高效率的数值计算方法——多重网格法引入三维静电场分布的计算,多重网格法利用限制和延拓可迅速求得满足精度要求的场分布.研究了求解各种静电透镜电子光学系统三维场分布的多重网格法程序,验算了静电同心球模型的三维场分布.通过与目前在场计算中常用的有限差分法进行比较,可以看出多重网格法的计算效率和计算精度优于有限差分法.本文表明利用多重网格法计算三维场大大提高了场分布的计算效率,缩短了计算时间,因此为后续计算打下了良好的基础.     

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。     

束流电子光学理论的发展

传统的射线电子光学理论基于计算单电子在电子光学系统中的运动轨迹,而束流电子光学则是研究在位置—动量的相空间中电子束的传输性质。近年来束流电子光学在核物理和加速器物理、质谱学和能谱学等领域中有了广泛发展。但是目前国内外束流电子光学理论多数是发展了线性的一级理论。作者近年来发展了考虑三级、五级象差的束流电子光理论,研究的对象包括:旋转对称电子光学系统,直线轴和弯曲轴的电磁聚焦—偏转复合系统,磁圆形透镜和六极透镜的复合系统,圆形透镜与四极、八极透镜的复合系统,显然射线电子光学和束流电子光学两种理论在原则上是一致的,但是我们上述的束流电子光学理论较     

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。     

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。     

1XZ20／30W二代微光像增强器电子光学系统设计计算与研制

本文论述了１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器电子光学系统具有的特点，像增强管前级倒像系统电子光学的设计计算，电子光学成像参量的计算，像增强管的结构与工艺特点，最后介绍了研制结果并与国际上同类产品进行了比较。１ＸＺ２０／３０Ｗ二代微光像增强器技术性能优良，工艺技术先进，结构设计合理，像增强器所用零件和原、材、辅料基本实现国产化，适于大批量生产。     

全三维电子光学计算机程序在高分辨率阴极射线管设计中的运用

发展高分辨率阴极射线管(CRT)是很重要的。这里要研究两个题目:(1)高性能电子成束区(beam-forming regions)光点尺寸对电极不对中的敏感性;(2)在动态聚焦和象散校正偏转散焦的电子枪中放置四极场的作用。我们用全三维专用电子光学计算机模拟程序来完成这一研究工作。这一程序能使工程师们容易、快速、准确而廉价地设计和计算通用的和新型的 CRT 电子枪和偏转线圈。这一程序模拟了从阴极发射,通过复杂的电子枪和偏转线圈,穿过荫罩打到屏上任何位置的稳态三维电子流。对热速度分散和磁场与静电场力,包括空间电荷在三维空间中作了严密和充分的处理。     

片状八极透镜特性的研究

本文研究了一种新型电子光学透镜－－片状八极透镜，推导了该透镜场分布近似表达式，进而分析其特性。根据大量数值计算结果绘出一组特性曲线，验证了理论推导结果，最后提出利用该透镜校正梯形畸变的设计方案，并证明了它的可行性。     

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。     

SEM电子光学光路自动设计初探

SEM电子光学系统的自动设计需要在未知磁透镜系统中追踪实际电子轨迹,根据象评介方法进行平衡和修正,最终输出各个设计参量。由于计算量巨大,目前还无法实现。但它又是电镜设计者所迫切需要的,因为它能使系统设计达到最优状态,并可提高设计效率。为了调和矛盾,我们设想将自动设计分为磁透镜的CAD和电子光学光路的自动设计。在光路自动设计时不再对磁透镜进行优选。同时由于SEM实际电子轨迹能较好地满足傍轴要求,故可采用几何电子光学和三级象差理论计算,使问题大为简化。我们看到,光路自动设计一开始就陷入矛盾,因为象差系数和光路设置互为前提,而这一循环过程是否收敛直接关系到自动设计的成败。本文除了给出各子程序的计算方法外,还着重分析系统的误差状况。     

PRPM聚焦多注速调管电子光学系统的研究

该文采用边界元( BEM )软件TAU对具有周期反转永磁(PRPM)聚焦结构的多注速调管电子光学系统进行研究。通过编写程序增加TAU读入三维磁场数据的功能,从MAFIA中导入三维磁场,分别模拟了处于径向不同位置处电子注的轨迹。通过对磁聚焦系统进行优化设计,外层电子注轨迹得到明显改善。使用软件TAU进行三维模拟可以大大缩短模拟时间,便于多注速调管电子光学系统的工程设计。     

利用电子注分析器研究电子枪性能

本文介绍了电子注分析器系统和电子枪电子光学实验的研究,分别对栅控电子枪和阳控电子枪进行了测试,得到了电子注运动轨迹和电流密度分布,并将阳控电子枪的实验结果与实际设计数据和OPERA计算结果进行比较分析,获得了较好的一致性。结果表明,电子枪的电子光学研究可以验证计算模拟结果,有效地为电子枪的结构设计提供实际参考数据。     

电子透镜的两种逆设计方法比较

分别讨论了最小二乘法和神经网络法用于电子光学透镜逆设计的情况,并比较了各自优缺点。可以看到在较好的选取学习样本情况下,神经网络技术在电子透镜的逆设计中有着明显的优越性。是求解电子光学系统逆设计问题的一个行之有效的方法     

均匀磁聚焦和周期磁聚焦部分屏蔽流过渡区的设计

本文叙述在均匀磁聚焦和周期磁聚焦部分屏蔽流过渡区设计的一种方法，指出于阳极电位与慢波线电位一同的电子光学系统，以及这两个电位虽然相同，但导流系数大，阳极孔效应严重的电子光学系统，它们的过渡区的设计，必须采用非等位空间中的傍轴电轨迹方程，并对用部分屏蔽流周期磁聚焦的电子光学系统，电子枪区中的电子轨迹与磁力线重合的问题提出了一些看法。     

磁浸没透镜的宽束曲轴像差理论

本文采用宽束曲轴电子光学理论,研究了磁浸没透镜的电子光学特性,得出了主轨迹方程和曲近轴轨迹方程,并利用数学软件Mathematica推导出了其全部二级像差系数.针对轴上磁场分布具有解析表达式的磁浸没透镜,文中还计算了它的曲轴二级像差,并给出了其孔径像差的弥散图形情况,从而得出了磁浸没透镜的特殊的电子光学像差特性.     

磁透镜极靴形状对其电子光学参量的影响

本文通过对三种类型实用磁透镜的系统研究，提出可用形状参量Ｗ＝（Ｄ２Ｄ１）／２Ｓ来表征极靴形状对其电子光学量的影响。在磁路设计良好并满足弱碱激励的条件下，若Ｗ〈０．７，极靴形状将影响电子光学参量；若Ｗ〉０．７，则影响可基本忽略。     

GaAs自旋极化电子源球形偏转器电子光学设计

GaAs极化电子源对于极化低能电子衍射(PLEED)和反光发射谱仪有重要的意义[1][2]。整个电子源由90°球形偏转器、双圆筒透镜及单透镜组合而成的束流传输系统组成。在系统的电子光学设计中,我们最感兴趣的是90°球形偏转器,因为很少见到这方面的设计资料。这是一种非旋转对称系统,而比较成熟的计算机辅助设计软件大都是用于旋转对称系统的。为了设计90°球形偏转系统,我们把有限差分法旋转对称静电场程序加以改变,使之适合于二维不对称平面场的计算。在编制的软件[3]中,整个网格的划分可以随系统的横向和纵向的比例自由选择。可以选择50×3…     

DXS—3型扫描电镜的电子光学系统设计

一、概述扫描电子显微镜是一种大型精密电子光学仪器,具有分辨本领高,图像立体感强,能对各种信息进行综合分析等优点,在冶金、地质、矿物、半导体、医学、生物等领域得到了广泛的应用。 DXS-3型扫描电镜分辨本领为60A,需要有优良电子光学系统。我们考虑电子光学系统总缩小倍数为5000倍左右,并要求探针电流大于10~(-12)A。我们采用锥形栅极的常规钨阴极电子枪和四极透镜系统。聚光镜系统由一个双间隙、单线包聚光镜和一个单间隙、单线包聚光镜组成。物镜采用常规针孔物镜。二、磁透镜的设计磁透镜是电子光学系统的关键部件,它的设计特别是物镜的设计对分辨本领起着     

电子光学与微电子技术的关系浅析

本文简单介绍了电子光学的起源、基本原理、发展及其与微电子技术的关系。     

场发射枪低压扫描电镜的电子光学设计

本文讨论了场发射枪低压扫描电镜的电子光学设计,包括用于低压条件下两种型式的磁透镜的优化设计,以及对于磁透镜和二次电子接收器的整体联合设计。计算结果和初步实验表明,本文设计的低压扫描电镜可以达到2.5～3.0纳米的分辨率,它与电子光学理论预期值基本符合。低压扫电镜的工作电压一般认为是在0.75kV到3～5kV范围内。其主要优点为:可以减小试样的荷电,直接观察非导体试样而不用涂覆,并减少图形的假象;穿透深度浅,提高图象的立体感和衬度;对于半导体、塑料、高分子和生物试样还可以减少试样的辐射损伤。因此低压扫描电镜成为具有特色的电镜分析工具。近年来国外正在兴起低压扫描电镜的研制、开发和应用(例如,美国的AM-RAY公司和日本的日立公司等)。1991—1993年,我们从事了美国国家科学基金研究项目,设计成功低压扫描电镜及其电子接收器系统。现已由美国AMRAY公司研制成功。本文将讨论这个具有场发射枪的低压扫描电镜的电子光学设计。