Plasma Cathode Electron Sources pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Oks, Efim

出品人:

页数:181

译者:

出版时间:2006-12

价格:224.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527406340

丛书系列:

图书标签:

• Plasma
• Cathode
• Electron Sources
• Vacuum Electronics
• Plasma Physics
• Electron Emission
• Beam Physics
• High Voltage
• RF Technology
• Surface Physics
• Materials Science

电子束技术前沿与应用：等离子体源的突破性进展 内容简介 本书系统性地梳理了当前电子束技术领域，特别是新兴等离子体源驱动的电子束技术的发展脉络、核心理论与前沿应用。全书内容紧密围绕高亮度、高通量、低能耗的电子源的需求，深入探讨了从基础等离子体物理到工程化应用的多个关键环节。本书旨在为从事真空电子学、材料科学、表面物理以及相关高新技术研发的科研人员、工程师和高年级学生提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考资料。 第一部分：基础理论与等离子体源的物理基础 本书的第一部分奠定了理解现代电子源所需的基础物理框架。我们首先回顾了传统热阴极和场发射电子源的局限性，引出了等离子体作为高效电子源的独特优势。 第一章：等离子体基础与电子输运 本章详细阐述了非平衡等离子体的基本参数，如电子温度、离子密度、鞘层结构和电势分布。重点分析了等离子体内部的电子能量分布函数（EEDF），探讨了微波、射频（RF）和直流（DC）激发模式对EEDF形状的影响及其对电子发射效率的决定性作用。此外，深入讨论了电子在等离子体边界处的输运机制，包括扩散控制和空间电荷限制下的发射行为。 第二章：鞘层动力学与电子提取 电子源的关键性能往往受制于等离子体与提取电极之间的鞘层。本章聚焦于鞘层结构如何影响电子的提取效率和束流的均匀性。我们分析了不同工作气体（如惰性气体、反应性气体）和工作压力下鞘层厚度的变化规律。引入了基于PIC（粒子in-Cell）模拟的方法，来精确捕捉高电流密度下鞘层内电子轨迹的复杂演化，为优化提取电压和电极设计提供了理论依据。 第二部分：先进等离子体电子源的设计与优化 本部分是本书的核心，侧重于介绍和剖析当前几类最具潜力的等离子体驱动电子源的结构、工作原理及其工程化挑战。 第三章：直流/射频辉光放电源（GD Source） 本章详细介绍了基于辉光放电原理的电子源。讨论了如何通过磁场增强（如磁化辉光源）来提高电子密度和等离子体均匀性。针对高电流密度的需求，分析了空心阴极和HCD（Hollow Cathode Discharge）结构的设计优化，重点阐述了如何通过几何结构控制电子的反射和二次电子发射，以实现高电子流。 第四章：高频感应耦合等离子体源（ICP Source） ICP源以其高密度、无磁场影响的特点在电子束应用中占据重要地位。本章深入探讨了ICP源的耦合机制，包括电感耦合与容性耦合的特性差异。重点分析了多层天线结构和三维电磁场模拟在实现大面积、高均匀性电子束提取中的应用。讨论了如何通过调节驱动频率和功率，精细控制电子的密度梯度，从而优化电子束的单能性。 第五章：微波等离子体源（MW Source）与电子束形成 微波源因其极高的电离效率和纯净的等离子体特性而备受关注。本章详细介绍了不同模式的微波耦合（如表面波激励、体波激励）及其对电子能谱的影响。着重探讨了如何设计波导和腔体结构，以确保电子在等离子体中获得均匀的初始能量，并详细说明了如何耦合多级透镜系统，将散射的等离子体电子高效地聚焦成一个低能散、高亮度的电子束。 第六章：反应性等离子体源在电子束加工中的特殊应用 当等离子体中包含反应性气体（如氧、氟、氯等）时，电子源的功能不再局限于提供电子。本章探讨了反应性等离子体如何同时提供电子束和活性化学物种，这在新型材料的刻蚀和沉积中至关重要。分析了电子能量对反应路径的调控作用，例如如何利用电子轰击来降低化学反应的活化能，实现低温加工。 第三部分：电子束的后加速、聚焦与诊断 电子源产生的“等离子体电子云”必须经过精确的后处理才能形成可用的电子束。 第七章：电子束的提取、加速与透镜系统 本章集中讨论了电子束形成的关键技术。详细介绍了单级、多级加速结构的原理，包括如何通过电极间的电势梯度来控制电子的束流稳定性和能量可调范围。深入分析了电子束的几何像差（球差和色差）及其在长距离传输中的束流衰减问题。引入了磁聚焦和静电聚焦的混合透镜系统设计，以应对高电流密度下的空间电荷效应。 第八章：电子束的诊断与性能表征 准确的诊断是优化电子源性能的基础。本章介绍了一系列先进的诊断技术，包括：如何使用法拉第杯测量总电流和电流分布；如何利用栅格分析器（Retarding Field Analyzer, RFA）精确测量电子能量分布函数（EEDF）；以及如何通过时间分辨技术评估电子束的脉冲特性和稳定性。特别强调了在真空环境下进行原位诊断的挑战与对策。 第九章：电子源在先进制造中的前沿应用 本章将理论和设计转化为实际应用案例。探讨了等离子体电子源驱动的高通量材料改性技术，如：用于深层无掩模光刻的低能电子束直写技术；用于大面积表面改性和薄膜生长的电子束辅助沉积（EBD）；以及在超快电子衍射（Ultrafast Electron Diffraction）和实时透射电子显微镜（In-situ TEM）中作为高亮度探针源的应用前景。 总结与展望 全书最后部分对当前技术瓶颈进行了总结，并对未来发展方向进行了展望，包括对高频率、高密度、超稳定电子源的需求，以及结合人工智能和机器学习优化复杂等离子体放电参数的潜力。本书力求提供一个扎实、前沿且全面的技术视角，推动等离子体驱动电子束技术的工程化落地与学术研究的深入发展。

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