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目录 1

第一章　旋转对称的静电场和静磁场 1

§1 静场的基本方程 1

§2 旋转对称静电场 3

一、旋转对称静电场的级数表示式 3

二、旋转对称静电场的积分表示式 6

三、旋转对称静电场的等位面的性质 8

四、旋转对称静电场的力管的性质 12

一、旋转对称静磁场的矢位和流函数 15

§3 旋转对称静磁场 15

二、旋转对称静磁场的级数表示式 19

三、旋转对称静磁场的标位 21

四、旋转对称静磁场的积分表示式 22

五、存在磁介质时的静磁场 23

§4 用解析方法决定旋转对称静电场 26

一、选择曲线坐标系求解圆孔单光阑问题 27

二、用分离变量法求解等径双圆筒静电系统的电位分布 31

三、用分离变量法求解具有不饱和铁壳（或极靴）的励磁线圈绕组（磁透镜）的磁场分布 34

一、电解槽模拟法 38

§5 旋转对称静电场和静磁场的实验测量 38

二、电阻网模拟法 43

三、磁场的直接测量 49

第二章　静场中带电粒子的轨迹 53

§1 费马原理和最小作用原理 53

一、费马原理 53

二、哈密顿原理 54

三、最小作用原理 56

一、电子光学折射率的表示式 58

§2 电子光学折射率 58

二、规范化电位 59

三、电子光学折射率的一些性质 60

§3 轨迹方程 60

一、自然坐标系中的轨迹方程 61

二、固定坐标系中的轨迹方程 63

三、直角坐标系中普遍的轨迹方程 65

四、圆柱坐标系中普遍的轨迹方程 66

§4 旋转对称静场中的角动量守恒定理 67

一、轨迹的曲率 69

§5 轨迹的曲率·相似性和可逆性 69

二、轨迹的相似性 72

三、轨迹的可逆性 75

第三章　高斯电子光学 77

§1 旋转对称静场中的高斯轨迹方程 77

一、傍轴区、傍轴条件和傍轴轨迹 77

二、高斯轨迹方程 78

§2 理想成象理论 83

一、理想成象 83

三、简正形式的高斯轨迹方程 83

二、角放大率·拉格朗日-亥姆霍兹关系 86

三、象的旋转 87

§3 电子透镜的基点 89

一、实在基点元素（real cardinal elements） 90

二、密切基点元素（osculating cardinal elements） 94

三、渐近基点元素（asymptotic cardinal elements） 96

§4 Glaser钟形磁场的分析 99

一、高斯轨迹方程的解 100

二、钟形磁场的密切基点元素 101

三、钟形磁场的渐近基点元素 106

第四章 象差理论 110

§1 实在三级几何象差 111

一、球差·谢尔赤原理 119

二、彗形差 122

三、场曲和象散·贝兹伐尔定律 123

四、畸变 130

§2 渐近三级几何象差 132

一、渐近几何象差的概念 132

二、三级渐近几何象差的普遍公式 133

三、三级渐近几何象差系数 140

§3 色差 147

一、实在色差·谢尔赤原理 148

二、渐近色差 153

§4 机械象差 155

一、轴上象散 159

二、象的畸变 161

§5 衍射象差和理论分辨率 162

一、衍射象差 162

二、球差和衍射所决定的理论分辨率 163

三、轴上象散和衍射所决定的理论分辨率 164

四、色差和衍射所决定的理论分辨率 165

第五章 静电透镜 166

§1 静电透镜的分类 166

一、静电透镜分类的基础 166

二、短透镜 168

§2 单电位透镜 170

一、单电位透镜的型式及一般性质 170

二、三光阑组成的单电位透镜的光学性质 173

§3 单光阑透镜和浸没透镜 178

一、单光阑透镜 178

二、浸没透镜 179

§4 浸没物镜（阴极透镜） 182

一、发射式电子显微镜 182

二、电子枪 185

三、变象管 188

第六章 磁透镜 192

§1　无铁磁透镜 192

§2　磁透镜的磁路 193

一、磁透镜的结构·磁路 195

二、极靴处于不同磁饱和程度时轴上磁感应强度分布的变化 196

三、磁路的设计 198

四、轴上磁感应强度分布 202

五、激励磁透镜场需要的功率 204

§3　磁透镜的电子光学性质 205

一、表征磁透镜极靴形状、激励和电子光学性质的参数 205

二、通用曲线 206

三、当D/S趋于零时磁透镜的电子光学性质 208

四、对称磁透镜的电子光学性质 209

五、不对称磁透镜的电子光学性质 214

六、弱（短）磁透镜的电子光学性质 218

§4　磁透镜的分辨率·设计实例 220

一、电子显微镜的物镜 220

二、电子显微镜的投影镜 221

三、设计实例 222

§5　新型磁透镜——单极靴透镜 223

一、单极靴透镜的结构 224

二、磁化球模型 225

三、单极靴透镜的实际结构·例 227

第七章　非旋转对称系统的电子光学 230

§1　静电偏转系统 230

一、基本公式和基本问题 230

二、静电偏转板的设计计算 231

三、偏转后加速（PDA）系统 234

四、静电偏转系统的象差 236

一、基本公式和基本问题 244

§2　磁偏转系统 244

二、磁偏转线圈的设计计算 245

三、磁偏转系统的象差 254

§3　具有两个对称面的系统·四极透镜 255

一、四极透镜的电位分布 255

二、高斯轨迹方程 259

三、轨迹方程的解·基点元素 260

四、四极透镜组 263

§4　电磁多极系统 270

一、圆柱坐标系中电位和磁标位的普遍表示式 270

二、电磁多极场的分析和计算 273

第八章　电子光学系统的计算机辅助设计 276

§1　静电透镜的计算机辅助设计 276

一、静电场的计算·有限差分法 277

二、静电场中电子运动方程的求解 291

三、傍轴电子轨迹方程的求解 298

四、静电透镜电子光学性质的计算 299

五、用实际轨迹计算静电透镜的电子光学性质 302

§2　磁透镜的设计 308

一、用有限单元法计算不饱和磁透镜的磁场分布 309

二、用有限单元法计算饱和磁透镜的磁场分布 318

三、磁透镜电子光学性质的计算 322

四、例 323

§3　电磁多极系统的设计 326

一、多极场的傅里叶展开·谐波方程式 326

二、边界条件 326

三、逐次张弛法 329

四、等位线和力线的描绘 329

五、例 330

参考资料 335