AN INVERSE DESIGN OF ELECTROSTATIC FOCUSING FIELD FOR ELECTROSTATIC AND MAGNETIC IMAGING

An inverse design of electrostatic focusing field for electrostatic and magneticimaging is investigated.Using the potential superimposition theorem of electrostatic field inmulti-electrode system,a mathematical model has been developed and an optimization methodhas been introduced into computation for designing the electrostatic focusing field of the imagingsystem.

聚焦电流和阴极位置对束流品质影响的CST仿真

电子枪的阴极位置和聚焦电流大小会影响电子束的焦距和束斑形貌,进而影响增材制造零件的质量。首先根据实际的电子枪结构,建立了1∶1三维电子枪物理模型和有限元分析模型,并采用CST软件的粒子工作室模块进行了仿真,研究了聚焦电流大小和阴极位置对电子束的焦点位置和束斑形貌的影响。仿真结果表明:聚集电流为460 mA,阴极下表面距栅极上表面为1.0 mm时,电子束在工作平面处的束斑直径为0.61 mm,电子分布较均匀且形状较圆。进行了电子束选区熔化实验,成功实现了钛合金粉末的预热和熔化成型。试验结果表明模拟仿真对电子枪的设计具有一定的指导作用,可以实现800 mm工作平面处的成功成型的要求。

宽束大物面电磁聚焦系统的弯曲轴电子光学像差理论

本文研究了宽束大物面电磁聚焦系统弯曲轴电子光学象差理论。我们引进了旋转的曲线正交坐标系,导出了主轨迹方程、一级近似的弯曲轴近轴轨迹方程,讨论了理想成象性质。本文定义了象差积分函数,导出了形式简洁的全部二级象差函数。

一种计算轴对称磁场的边界元-有限元混合法的研究

由静磁场的基本方程和有限元的原理出发,研究了一种新的计算带非饱和磁介质轴对称磁场的边界元-有限元混合法,编制了计算电磁聚焦成象系统聚焦磁场的程序。这种方法解决了单纯使用有限元法的边界封闭问题,为成象系统及其它磁透镜的工程设计提供了一种有效方法。

具有任意设定图像转角的电磁聚焦成像

本文研究了实现图像有任意设定像转角的电磁聚焦成像理论，进一步发展了作者先前的电磁聚焦成像理论，导出了在设定图像转角下轴上电场和磁场应满足的条件，按照本理论不仅可获得直立式，而且可获得任意设定图像转角（或者倒像式）的电磁聚焦成像系统。作为例子，给出了一种解析的轴上电场和磁场分布，可实现设定图像转角且放大率Ｍ＝１或者Ｍ≠１的电磁聚焦成像。

关于Tau变分法研究电子光学成像系统的时间像差理论

本文采用新的时间像差定义,考察了“Tau变分法”研究电子光学成像系统的时间像差理论.本文表明,“Tau变分法”所给出的以微分方程形式表示的几何时间像差系数,亦可获得积分形式的表示式,证明了“直接积分法”与“Tau变分法”这两条途径殊途同归.

用于集装箱检测系统的加速器电子枪

研究了固定式海关集装箱检测系统用的 9Me V电子行波直线加速器电子枪的结构特点和束流特性。该电子枪采用钪酸盐阴极 ,在灯丝电流为 2 .4 A,阳极引出电压为 -4 0 k V的工作条件下 ,由电子枪发射到加速器入口处的脉冲电流强度为 30 0 m A,在加速器出口处 ,束斑截面小于 2 mm;打靶后 ,产生的 X射线剂量率大于 30 Gy/( min·m)。为保证满足更换电子枪时的安装要求 ,利用 EGUN程序模拟计算了该电子枪的结构及束流特性 。

基于渐近解的成像电子光学近轴横向像差理论及其验证

在成像电子光学系统的横向像差中,近轴像差是整个像面普遍存在、且影响图像中心像质的主要像差,并决定了系统的极限分辨率.本文由电子光学近轴方程的渐近解推导了近轴横向像差的普遍表示式,并通过一两电极静电同心球系统,推导了近轴轨迹特解的渐近解和精确解的解析表示,给出了二级和三级近轴色球差以及三级近轴放大率色差的表达式,证明了基于渐近解求解成像电子光学系统的近轴横向像差的途径是可行的和足够精确的.文中给出的近轴横向像差的简明形式对于成像电子光学系统的像差研究和像管设计具有实际意义.

关于动态电子光学时间像差理论的研究

提出了直接积分法(DIM)研究动态电子光学成像系统时间像差的理论.以阴极面逸出的某一轴向电子初能为εz1(0≤εz1≤ε0max)的近轴电子轨迹为比较基准,给出时间像差的新定义,导出了动态电子光学成像系统时间像差系数的积分表达式.利用静电聚焦同心球系统理想模型的解析解检验了直接积分法(DIM)与τ变分法求解成像系统时间像差系数的表达式,并证明了两者的正确性与等价性.与τ变分法比较,直接积分法(DIM)给出的二级几何时间像差系数以积分形式表示,计算更简便,更适于成像系统的实际计算与设计.同时还从方法论的角度阐述了研究动态电子光学时间像差理论的体会.

一种用曲轴轨迹确定轴外点扩散分布的方法

根据曲轴宽电子束聚焦理论,研究了一种用曲轴轨迹确定轴外点扩散分布的方法。这种新方法可在保持与传统方法相同的精度条件下,减小电子光学传递函数的计算量,提高计算速度,对大物面成象系统的计算具有实际意义。

面对称静电场中曲轴宽电子束聚焦的象差理论

在宽电子束聚焦普遍理论的基础上,研究了面对称静电场中曲轴宽电子束聚焦的象差理论,讨论了曲轴横向象差的定义,给出了象差方程和象差系数,并将曲轴宽电子束聚焦的象差理论应用于轴对称静电阴极透镜。所得结果适宜于计算机处理。

超导透镜及其聚焦行为(英文)

理论上分析了利用高温超导体作为透镜聚焦强流相对论电子束的机理。实验研究中 ,研制出的YBa2 Cu3 O7-δ高温超导体作为透镜的传输和聚焦性能得到验证。结果表明 ,超导透镜具有明显的聚焦效果 ,并可有效控制束流强度分布 ,使被聚焦电子在束横截面上的分布更为均匀。

宽电子束聚焦的变分理论

假定空间静电电位φ的磁感应强度矢量(?)在实验室坐标系中的分布是已知的,利用变分方法研究了正交和非正交两种曲线局部坐标基下宽电子束聚焦的普遍理论.将变分原理下的细电子束聚焦推广到宽电子束聚焦,证明了其结果与用电动力学方法研究宽电子束聚焦的一致性。

电磁聚焦成象系统中曲轴宽电子束聚焦的象差理论

在宽电子束聚焦理论基础上，利用非正交旋转曲轴坐标系，研究了电磁聚焦成象系统的曲轴象差理论．采用象差积分函数形式，导出了二级几何象差、主轨迹色球差和曲近轴色球差的象差系数，使结果适宜计算机处理．本文结果已用于实际电磁聚焦成象系统的设计计算．

基于渐近解的静电成像电子光学近轴横向像差理论

在迄今为止的成像电子光学研究中,备受关注的是二级近轴横向像差(即二级近轴色差)和三级几何横向像差,几乎忽略了三级近轴色差和三级近轴放大率色差的存在,理论上也没有给出近轴横向像差的一般形式.作者基于近轴方程的渐近解研究近轴横向像差的一般理论,探讨了近轴方程渐近解系数之间的关系式,证明其间是相互关联的.所得结果为研究简明形式的近轴横向像差提供理论基础.

阴极杆电流对非浸没式径向电子束传输的影响

文中首先阐述了半无限长阴极杆电流对径向电子束传输的影响,通过理论分析得到了径向同轴二极管内的磁场分布及单个电子偏移幅值的解析表达式;接下来分析了有限长阴极杆电流产生的角向磁场空间分布规律,并与半无限长阴极杆电流产生的磁场强度进行了对比;最后对有限长阴极杆电流下非浸没式径向电子束的传输过程进行了研究,建立了双端馈入电流模型并对其进行了误差分析,仿真得到了阴极杆电流长度对非浸没式径向电子束传输的影响规律。

渐近解求解静电成像电子光学近轴横向像差的验证

通过一两电极静电同心球系统的理想模型的解析解,对以渐近解表示的近轴横向像差进行了验证。推导了两电极静电同心球系统的理想模型的渐近解各系数的表达式,以证明基于渐近解求解电子光学近轴横向像差的途径的可行性和正确性。由渐近解导出的静电电子光学成像系统的二级和三级近轴色差表达式,证明了莱克纳格尔-阿尔齐莫维奇(Recknagel-Artimovich)公式依然成立。给出了以简明形式表示的近轴横向像差的表达式,对于成像电子光学的像差理论和像管设计具有理论和实际意义。

电磁聚焦移象系统中静电聚焦场的逆设计

本文对电磁聚焦移象系统中静电聚焦场的逆设计进行了研究,利用多电极系统静电场的电位迭加原理,建立了数学模型,用最优化方法对系统的静电聚焦场进行了设计计算。

0.5 THz返波管电子光学系统设计

电子光学系统是真空电子器件的重要组成部分,主要包括电子枪、聚焦系统和收集极.电子光学系统的电子注聚焦和传输特性对器件性能指标至关重要,直接影响器件的输出功率、增益和带宽等特性.本研究设计0. 5 THz返波管电子光学系统,详细阐述电子枪和均匀永磁聚焦磁场的设计过程.根据返波管高频结构PIC (particle-in-cell)热腔模拟计算结果,设计符合电流发射要求且束流品质良好的电子枪,并结合理论分析,设计与之匹配的均匀永磁聚焦磁场.该电子光学系统主要工作和尺寸参数为:工作电压为23 kV时,阴极发射电流大于100 m A,电子通道的长度和直径分别为26 mm和0. 2 mm.

环形阴极低截止电子枪理论和模拟

提出一种新型的低截止电压环形阴极聚焦极控电子枪结构。在传统皮尔斯电子枪和杆控电子枪基础上,创新性地将球面阴极设计为环形发射区和不发射锥体区两部分,以实现更低的聚焦极截止电压,降低调制器单元的开关损耗,提升最大调制频率。研究表明,在导流系数为0.53μP的条件下,通过引入不发射锥形体,使阴极的截止电压降低一半,截止电压幅值由1250 V降至600 V,对应电源调制器的等效调制损耗降低为1/4,可使最大调制频率提高4倍,对电子对抗和雷达等应用系统的性能提升具有重要意义。