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目录 5

第一章 电子光学场的计算方法 5

§1.1电子光学静电、磁场的基本方程及其边值问题 6

1.1.1静电、磁场的麦克斯韦方程 6

1.1.2静电场方程的求解及其唯一性 8

1.1.3稳恒磁场方程的求解及其唯一性 9

§1.2有限差分法 11

1.2.1基本原理与五点差分公式 11

1.2.2逐次超张弛方法 16

1.2.3一些具体问题 18

1.2.4轴上电位分布、等位线和场强的计算 20

1.2.5计算程序与计算实例 23

§1.3三维空间场的计算 26

1.3.1普遍形式下三维空间场的差分方程 26

1.3.2直角坐标系中的差分方程和超张弛方法 42

1.3.3计算程序和实例——示波管盒式透镜中电场的分布 44

§1.4有限单元法 51

1.4.1基本原理和计算方法 52

1.4.2有限单元法计算程序编制方法 66

1.4.3有限单元法计算电场强度和电子轨迹 74

§1.5磁场的计算 81

1.5.1用磁标位计算磁场分布 82

1.5.2用磁矢位计算磁场分布 89

1.5.3用磁矢位计算磁导率变化时的磁场分布 95

§1.6电子光学场的积分计算方法 99

1.6.1面电荷方法计算静电场 99

1.6.2面磁荷方法计算静磁场 108

§1.7傅立叶展开方法 117

1.7.1计算原理和计算公式 117

1.7.2多极场的边界类型和边界条件 120

1.7.3逐次超张弛法 124

1.7.4计算程序和计算？例 127

小结 134

附录Ⅰ 变分问题的证明 135

附录Ⅱ 有限单元法中刚度矩阵K的特点分析 138

附录Ⅲ 矩阵作一维表示的消去法 140

参考资料 145

第二章 电子光学轨迹包络的计算方法 147

§2.1电子在电场和磁场中的运动 149

2.1.1静电场中电子的运动方程 149

2.1.2静电场中电子的轨迹方程 150

2.1.3电磁复合场中电子的运动方程 153

§2.2运动方程的求解方法 155

2.2.1用单步法求解运动方程 155

2.2.2用多步法求解运动方程 168

2.2.3几个具体问题的讨论 175

§2.3轨迹方程的求解方法 177

2.3.1用单步法求解轨迹方程 177

2.3.2用多步法求解轨迹方程 182

§2.4计算方法的比较 186

参考资料 187

第三章 电子透镜的计算机辅助设计 188

§3.1静电透镜 188

3.1.1引言 188

3.1.2静电透镜的参量及其基本关系式 190

3.1.3静电透镜焦距 193

3.1.4静电透镜主平面位置 196

3.1.5多级透镜组合 198

3.1.6静电透镜的类型 200

§3.2静电透镜的计算机计算 202

3.2.1静电透镜场分布的确定 203

3.2.2高斯轨迹的求解 205

3.2.3静电透镜光学参量的确定 206

§3.3典型的静电透镜的计算结果 208

3.3.1等径双圆筒透镜的计算 208

3.3.2不等径双圆筒透镜的计算 215

3.3.3双膜片透镜的计算 219

3.3.4三膜片对称单电位透镜的计算 220

3.3.5具有厚中间电极的对称三膜片单透镜的计算 226

3.3.6等径三圆筒对称单透镜的计算 231

3.3.7不等径三圆筒对称单透镜的计算 235

§3.4数据附录 238

§3.5磁透镜 239

3.5.1磁透镜的定义与概念 240

3.5.2在非饱和磁透镜内的磁场分布 245

3.5.3解析场模型 247

3.5.4磁透镜的旁轴性质 255

3.5.5磁透镜的设计原则 260

3.5.6用有限单元法设计的两种磁透镜的实例 268

§3.6多极透镜 276

3.6.1四极透镜的光学性质及其应用 277

8.6.2四极透镜光学性质的计算实例 283

参考资料 285

第四章 电子光学聚焦系统像差的计算 286

§4.1几何像差 287

4.1.1几何像差的概念和像差系数公式 287

4.1.2几何像差的散射图形 292

4.1.3几何像差的计算 295

4.1.4球差系数的公式法计算实例 305

4.2.1色差的概念、色差系数公式和散射图形 306

§4.2色差 306

4.2.2色差的计算 310

§4.3非旋转对称像差 311

4.3.1椭圆畸变和端面倾斜 311

4.3.2轴线不同轴 316

§4.4渐近像差的概念 320

4.4.1渐近像差的概念 320

4.4.2像差的传递原理 325

§4.5电子光学系统像差的校正 329

4.5.1八极透镜校正球差 330

4.5.2八极透镜消像散器 331

4.5.3四极透镜校正色差 332

4.5.4四极、六极透镜作为彩色显像管的静态会聚元件 334

参考资料 336

第五章 电子枪的计算机辅助设计 337

§5.1引言 337

5.1.1电子枪的工作原理 338

5.1.2电子枪的主要参量 343

5.1.3对电子枪的要求 344

5.1.4电子枪的电子光学系统分析 348

§5.2发射系统的计算 356

5.2.1阴极电流的调制 356

5.2.2计算截止电压的经验公式 358

5.2.3阴极电流的计算 360

5.2.4空间电荷限制下的发射电流密度 361

5.2.5考虑热初速分布时的阴极电流 363

5.2.6电子枪发射特性的近似计算公式 367

5.2.7发射系统中电子束的计算 368

5.2.8计算电子束的步骤与曲轴包络方程的求解 375

5.2.9交叉截面和束张角的计算 380

5.210虚交叉截面的计算 381

§5.3预聚焦透镜场的分析计算及其对束形成区的影响 383

5.3.1预选镜场分析与参量计算 383

5.3.2预透镜的膜孔效应及其对束形成区的影响 390

5.3.3考虑预透镜场渗透以后的束形成区计算 393

§5.4主聚焦透镜的分析与计算 395

5.4.1A型主聚焦透镜的分析计算 396

5.4.2与其它结构的单透镜比较 402

§5.5漂移区电子束的计算 407

5.5.1均匀同心束的扩散 407

5.5.2电子束器件漂移区中的束扩散 411

§5.6电子枪的优化 412

5.6.1影响上屏束径大小诸因素分析 412

5.6.2上屏束径表达式与最佳束张角 414

56.3束形成区与主透镜的匹配，最佳匹配与电子枪最优设计 418

§5.7显像管电子枪的优化设计方法与设计实例 419

参考资料 425

第六章 电磁偏转系统的计算机辅助设计 426

§6.1静电偏转系统的基本形式 427

§6.2偏转电场的级数展开及场参数的物理概念 430

§6.3静电场的普遍轨迹方程及理想高斯偏转 434

6.3.1静电场的普遍轨迹方程 434

6.3.2理想高斯偏转 434

6.3.3三级偏转像差 437

6.3.4三级偏转像差系数与光栅图的关系 441

§6.4实际的静电偏转板的设计计算 450

6.4.1静电偏转后的加速系统 457

6.4.2偏转后加速系统的计算机计算 460

6.4.3数据与图表 477

§6.5磁偏转系统的三种基本形式 488

§6.6偏转磁场场参数的解析表达式 489

6.6.1偏转磁场的级数展开 489

6.6.2偏转磁场场参数的求法 491

6.6.3具有某种连续分布时场参数的求法 503

§6.7求场参数的程序设计及框图 509

6.7.1CDCAFORTRAN程序说明和框图 509

6.7.2MFPD求场参数FORTRAN程序说明和框图 510

6.7.3程序的适用范围 511

6.8.1电子在磁场中的普遍轨迹方程 513

§6.8磁偏转三级像差系数 513

6.8.2钟形场的高斯偏转及偏转中心 514

6.8.3三级像差系数公式 516

6.8.4自会聚彩色显像管的设计原理 518

§6.9电磁偏转三级像差系数计算机程序的框图 523

§6.10大偏转角时的偏转像差 525

6.10.1大偏转角偏转磁场的级数展开式 526

6.10.2钟形场拟合及其各级微商公式 527

6.10.3H2、H4、V2、V4的四点插值公式及其一、二级微商公式 528

6.10.4轨迹方程的龙格－库塔法求解 529

6.10.5大偏转角轨迹计算框图 530

参考资料 532

第七章 电子光学计算机辅助设计的其它方法 534

§7.1电子光学系统的最优化设计 534

7.1.1单纯形法最优化设计 536

7.1.2复合形法最优化设计 554

7.1.3变分方法求最佳的场分布 561

§7.2蒙特卡洛法在电子光学系统中的应用 565

7.2.1蒙特卡洛法概述 565

7.2.2计算方法 574

7.2.3计算实例 582

7.2.4小结 589

参考资料 597