Диссертация (1144222)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

2АннотацияВ работе исседуются свойства электронно- и ионно- оптических схемспектрографического типа с электрическими полями, однородными поЭйлеру,которыехарактеризуютсянецелочисленнымипорядкамиоднородности.Расширен на случай манитостатических полей и комбинированныхполей, однородных по Эйлеру, предложенный Ю.К. Голиковым принципподобия траекторий для движения заряженных частиц в однородных поЭйлеру электростатических полях.Исследованы двумерные планарные и осесимметричные однородныепо Эйлеру электростатические поля в плане их пригодности для разработкипринципиальных оптических схем энерго-спектрографов. Найдены изатабулированы режимы фокусировки энергоспектрографов 1-го и 2-гопорядка для электростатических и однородных по Эйлеру полей.Исследованы трёхмерные однородные по Эйлеру электростатическиеполя с нецелочисленными порядками однородности для разработкипринципиальных оптических схем энерго-спектрографов.

Были найденынекоторые режимы фокусировок 1-го порядка и сделан вывод онеобходимости проведения дальнейших более углублённых исследований.Разработан алгоритм численного расчёта краевых полей, однородныхпо Эйлеру, с бессеточной конфигурацией для входных и выходныхдиафрагм.3Оглавление:Введение……………………………………………………………….…5Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи…………………..…17§1. Магнитные спектрографы (исторический обзор)……………..17§2.

Электростатические спектрографы и спектрометры(исторический обзор)……………………………………………..20§3. Современные магнитостатические спектрометрыи спектрографы…………………………………………………...25§4. Современные электростатические спектрометрыи спектрографы…………………………………………………...28§5. Принципиальная разница между спектрометрическим испектрографическим подходами……………………………………….29§6. Спектрографические среды Ю.К. Голикова и Н.К. Красновой 31§7. Коммерчески выпускаемые электронные спектрографы32Глава 2. Принцип подобия траекторий………………………………...34§1. Принцип подобия траекторий Ю.К. Голикова дляэлектростатических полей, однородных по Эйлеру.................34§2. Принцип подобия траекторий для магнитостатических полей,однородных по Эйлеру…………………….….………………....38§3.

Принцип подобия траекторий для комбинированныхэлектростатических и магнитостатических полей,однородных по Эйлеру …………………………….…………………...40§4. Краткие выводы по главе………………………………………..42Глава 3. Некоторые двумерные электростатическиеэнергоспектрографы с полями, однородными по Эйлеру……………45§1. Планарные энергоспектрографы с фокусировкой 1 порядка...45§2. Планарные энергоспектрографы с фокусировкой 2 порядка...504§3. Осесимметричные энергоспектрографы с фокусировкой1-го и 2-го порядков ……………………………………………...54§4. Проблемы, возникшие при проведениикомпьютерного эксперимента…………………………………...59§5.

Краткие выводы по главе………………………………………..60Глава 4. Некоторые трёхмерные электростатическиеэнергоспектрографы с полями, однородными по Эйлеру………..…..62§1. Общие вопросы…………………………………………...……...62§2. Трёхмерные электростатические поля………………..……..…67§3. Краткие выводы по главе………………………………………..70Глава 5. Краевые поля, сохраняющиесвойства однородности по Эйлеру……………………………………..71§1. Численное моделирование краевых полей………………….....71§2. Краткие выводы по главе………………………………………..77Заключение………………………………………………………………78Список литературы……………………………………………………...81Приложение 1. Однородные функции…………………………………99Приложение 2. Теорема об однородности скалярных потенциаловдля полей, однородных по Эйлеру…………………………………….100Приложение 3.

Выведение формулы для потенциала в плоскиходнородных полях……………………………………………………...105Приложение 4. Выведение формулы для потенциала восесимметричных однородных электростатических полях…………108Приложение 5. Про трёхмерные электростатияческие поля,однородные по Эйлеру…………………………………………………1115ВведениеАктуальность темы исследования. Основной задачей физическойэлектроники является исследование физических явлений, происходящих сучастием заряженных частиц, для проведения которого необходимопостоянное совершенствование разработок и создание новых электронныхприборов и устройств.

Электронная спектроскопия – один из наиболеемощных методов таких исследований, позволяющий по энергетическимспектрам и другим характеристикам электронов, эмитируемых веществомпод влиянием каких-либо внешних воздействий, определять свойстваисследуемого вещества. Исторически первыми для изучения энергетическиххарактеристик электронов использовались анализаторы с задерживающимполем, среди которых особенно удачным являлся конденсатор Лукирского.Однако сам класс таких приборов отличался в целом невысокимихарактеристиками, поэтому дальнейшее развитие пошло по пути улучшениякачества фокусировки и увеличения чувствительности. Было разработаномного различных анализаторов: плоское и цилиндрическое зеркало,конденсатор Юза-Рожанского, сферический дефлектор, анализаторы сплоскостью симметрии, призменные анализаторы. Всех их объединяетспектрометрический режим работы, при котором электронный потокрасщепляется полем на парциальные пучки, один из которых фокусируетсяна выходную щель малой ширины, за которой детектор фиксируетэлектроны в неразрешенном интервале энергий E0 , E0  E  .

Все остальныепучки при этом находятся вне зоны регистрации и нигде не фиксируются.Изучениебыстропротекающихпроцессовипроцессовнизкоинтенсивных или непостоянных во времени требует иного подхода,названного спектрографическим. В этом режиме необходимо разделитьединый поток заряженных частиц на максимально диспергированные пучки,6каждый из которых соответствует одной энергии, и сфокусировать этимоноэнергетическиепространственнопучкипоразнесённыеотдельноститочкивнезависимыедетектированиясимаксимальноодинаковым для всех точек качеством фокусировки. Главной особенностьюспектрографического режима является тот факт, что ни один из выделенныхпучков не оставляется без внимания.Переход к спектрографическим режимам работы знаменует собойкачественноеулучшениескоростныхсовременныханалитическихиприборов.точностныхРазработкахарактеристиксоответствующихоптических схем требует принципиально новых подходов по сравнению страдиционными схемами спектрометрических приборов.

Долгое времяосновной проблемой спектрографов было качество фокусировки вдоль всегоспектра: ближе к краям регистрируемого спектра нарушалось качествофокусировки, и получаемый результат был трудно верифицируем.УдачноерешениепроблемыбылопредложеновработахЮ.К. Голикова, рассмотревшим электрические поля, однородные поЭйлеру, в качестве электронно-оптических сред для энергоспектрографов.Принцип подобия траекторий для полей однородных по Эйлеру, впервыеприменённыйГоликовымдляэлектростатическихполей,позволяетцеленаправленно синтезировать корпускулярно-оптические системы сидеальными спектрографическими свойствами. В связи с этим нахождениеэффективных способов расчёта и синтеза геометрических конфигурацийэлектродовиподаваемыхнанихнапряженийдлярасчётаэлектростатических систем, построенных на полях, обладающих свойствомоднородности по Эйлеру, является актуальной задачей.Степень разработанности темы исследования.

Класс однородныхпо Эйлеру полей широк и разнообразен. Многие хорошо известные поляявляются его частными случаями: поле плоского конденсатора, поле7электростатическойквадрупольнойлинзы,полецилиндрическогоконденсатора, поле сферического конденсатора.В работах Ю.К. Голикова и Н.К. Красновой для общего представленияоднородных полей по Эйлеру было введено понятие «электроннооптическая спектрографическая среда», в которой можно в идеальномварианте реализовать идею спектрографа. Целью данной работы являетсяуглубление созданной ими теории в направлении электрических полей,однородных по Эйлеру, с нецелочисленными порядками однородности иобобщение выдивинутого Голиковым принципа подобия траекторий наобщий случай комбинированных электростатических и магнитостатическихполей.Цели диссертационной работы состоят в нахождении эффективныхспособов расчёта и синтеза геометрических конфигураций электродов иподаваемых на них напряжений для расчёта электростатических полей,обладающих свойством однородности по Эйлеру, путём исследованиядвижения электронов и ионов в таких полях с произвольными порядкамиоднородности и использовании полученных результатов для синтезаспектрографических схем для разработки энергоанализирующих систем.Для достижения поставленных целей решены следующие задачи:1.Подтверждениевозможностииспользованиядляразработки спектрографических оптических схем полей, однородныхпо Эйлеру, с произвольными показателями однородности.2.Расширениепринципаподобиятраекторий,предложенного Ю.К.

Голиковым для чисто электростатических полей,надвижениезаряженных частицвмагнитостатическихивкомбинированных электростатических и магнитостатических полях,однородных по Эйлеру.83.Исследованиеэнергоспектрографическихсвойств:а)двумерных электростатических полей, однородных по Эйлеру, б)осесимметричных электростатических полей, однородных по Эйлеру,в) трёхмерных электростатических полей, однородных по Эйлеру.4.Разработкаметодачисленногорасчётакраевыхэлектродных конфигураций и краевых полей, сохраняющих дляэлектростатических полей свойство однородности по Эйлеру.Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:1.Показанаприменимостьэлектростатическихполей,однородных по Эйлеру, с произвольными показателями однородностидля создания эффективных энергоспектрографических оптическихсхем.2.Обобщёнпринципподобиятраекторий,изначальнопредложенный для электростатических полей, однородных по Эйлеру,на магнитостатические и на комбинированные электростатические имагнитостатические поля, однородные по Эйлеру.3.Обнаружено,чтодляосесимметричныхэлектростатических зеркал, создающих электростатические поля,однородныепоЭйлеру,дляэнергоанализасуществуютдваоптимальных угла влёта, обеспечивающих фокусировку по углупервогопорядкадлявыходногодиска,гдеосуществляетсядетектирование.4.краевыхСуществуетметодэлектростатическихчисленногополей,расчётасохраняющихтрёхмерныхсвойстваоднородности по Эйлеру, с бессеточной конфигурацией диафрагм.Практическая ценность работы состоит в том, что:1.сПоказано, что электрические поля, однородные по Эйлерупроизвольнымпорядкомоднородности,обеспечиваютв9спектрографических системах возможность гибкого компромиссамежду достигаемой разрешающей способностью и диапазономспектра,укладывающегосявдольпозиционно-чувствительногодетектора заданной длины.2.Рассчитаныитабулированывдиапазонепорядководнородности 1  k  3 оптимальные углы влёта заряженных частиц,обеспечивающих фокусировку первогопорядка,иопределенопредельно достижимое разрешение в зависимости от углового размерапучкадля:а)электростатическихэнергоспектрографов,использующих двумерные электростатические зеркала с полями,однородными по Эйлеру, б) электростатических энергоспектрографов,использующихосесимметричныеэлектростатическиезеркаласполями, однородными по Эйлеру.3.Рассчитаныитабулированывдиапазонепорядководнородности 1  k  3 оптимальные углы влёта заряженных частиц,обеспечивающихфокусировкупервогопорядка,дляэлектростатических энергоспектрографов, использующих трёхмерныеэлектростатические поля, однородные по Эйлеру.4.Найдены оптимальные углы влёта и оптимальные углынаклона детектирующей плоскости, обеспечивающие фокусировкувторого порядка для электростатических энергоспектрографов вприближениибесконечноузкогокраевогополя,снабжённыхдополнительными дрейфовыми расстояниями и использующих: а)двумерные электростатические зеркала с полями, однородными поЭйлеру, б) осесимметричные электростатические зеркала с полями,однородными по Эйлеру.Теоретическая значимость работы состоит в том, что:101.Обоснована применимость электростатических полей,однородных по Эйлеру, с произвольными порядками однородности,для создания спектрографических систем.2.ПринципГоликовым,подобияобобщённатраекторий,случайсформулированныймагнитостатическихикомбинированных электростатических и магнитостатических полей,однородных по Эйлеру.3.Показано, что задача численного расчёта трёхмерныхскалярных потенциалов, однородных по Эйлеру, может быть сведенак численному решению двумерных уравнений эллиптического типа.На защиту выносятся следующие научные положения:1.Электростатические, однородные по Эйлеру, поля спроизвольными показателями однородности могут быть примененыдля создания спектрографических оптических схем.2.Принцип подобия траекторий в модифицированной формедействителен и в случае магнитостатических и комбинированныхэлектростатических и магнитостатических полей, однородных поЭйлеру.3.Дляосесимметричныхэлектростатическихзеркал,создающих электростатические однородные по Эйлеру поля дляэнергоанализа,обеспечивающихсуществуютфокусировкудвапооптимальныхуглауглупорядкапервоговлёта,длявыходного диска, где осуществляется детектирование.4.второгоСуществуют режимы фокусировки по углу первого ипорядковдлядвумерныхэнергоспектрографическихэлектростатических систем, определяемые углами влёта и угломнаклона плоскости детектирования для планарных полей и угламивлёта и коэффициентами смеси для осесимметричных полей.115.краевыхСуществуетметодэлектростатическихчисленногополей,расчётатрёхмерныхсохраняющихсвойстваоднородности по Эйлеру, с бессеточной конфигурацией диафрагм, длякоторого доказана работоспособность и устойчивость.Достоверность научных результатов исследования обеспечиваетсяиспользованиемкорректныхистрогихматематическихметодовисовпадением результатов с литературными данными других авторов там, гдесопоставление оказалось возможным.Структура диссертации.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации