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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