Handbook of Charged Particle Optics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Orloff, Jon

出品人:

页数:665

译者:

出版时间:

价格:1422.00元

装帧:

isbn号码:9781420045543

丛书系列:

图书标签:

• Charged Particle Optics
• Electron Optics
• Ion Optics
• Beam Optics
• Particle Beams
• Focusing
• Electrostatics
• Magnetostatics
• Instrumentation
• Vacuum Technology

好的，这是一本关于“电荷粒子光学”的电子书，书名为《Handbook of Charged Particle Optics》。 本书全面深入地探讨了电荷粒子光学这一关键领域，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛议题。它旨在为从事粒子加速器、电子显微镜、离子束技术以及相关物理学和工程学研究的专业人士、研究人员和学生提供一本权威且实用的参考指南。 核心内容覆盖范围： 第一部分：电荷粒子光学基础理论 本部分奠定了理解电荷粒子光学所需的基本物理学和数学框架。 电磁场中的粒子动力学： 详细阐述了洛伦兹力在不同电磁场配置下的表现。这包括对静电场、静磁场以及时变场中带电粒子运动轨迹的分析。内容深入到拉格朗日和哈密顿力学在描述粒子束演化中的应用，为后续的传输线和透镜设计提供理论基础。 阿贝不变量与束流稳定性： 探讨了束流在传输过程中保持相空间体积不变的原理，即Liouville定理在粒子束中的体现。对束流的稳定性和聚焦特性进行了严格的数学推导和物理图像的阐释，重点关注束流的横向和纵向尺寸随距离的变化规律。 空间电荷效应（Space Charge Effects）： 这是高电流或高密度束流光学设计中不可避免的关键因素。本书详细分析了空间电荷引起的束流膨胀、束流变形以及束流质量的退化。提供了处理空间电荷影响的近似模型和数值方法，例如有限元分析（FEA）在模拟这些非线性效应中的应用。 束流与环境的相互作用： 讨论了带电粒子束与残余气体、束流管壁以及注入/引出组件的相互作用，包括碰撞、散射和诱导场效应。 第二部分：关键光学元件的设计与分析 本部分聚焦于构成电荷粒子光学系统的核心功能组件。 静电透镜系统： 详细介绍了电子和离子光学中常用的各种静电透镜，如单极、双极和多极静电透镜。分析了其对粒子束的聚焦、去焦和象差特性。重点讨论了如何通过优化电极形状来校正初级象差，并评估了它们的实用性能极限。 磁学透镜系统： 深入探讨了磁聚焦元件，特别是用于电子束的萨洛宁透镜（Solenoid）和用于离子束或超高能电子束的电磁器件。内容包括磁场设计、磁场的精确测量技术以及磁透镜的色散和像散校正。 偏转与扫描系统： 阐述了用于精确控制束流方向和位置的偏转磁铁和偏转板。对于高频扫描系统，分析了扫描速度、扫描范围与束流失真之间的权衡。 第三部分：束流传输与系统集成 本部分将光学元件组合起来，讨论宏观系统级别的设计和优化。 束线设计与优化： 提供了设计完整束线（Beamline）的系统方法论。涵盖了从源（Source）到靶点（Target）的完整传输路径规划，包括光束抽取、传输聚焦链以及最终的成像或散射区域。强调了束流传输矩阵方法在初步设计阶段的应用。 象差理论与校正技术： 对一阶、二阶及更高阶的几何和物理象差进行了系统性的分类和数学描述。详细介绍了各种校正技术，包括使用四极、六极、八极磁铁进行高阶象差校正的原理和实例。特别关注了色差（Chromatic Aberration）的来源和减轻策略。 高精度束流测量技术： 介绍了用于诊断束流性质的各种诊断工具，如法拉第杯（Faraday Cup）、束流剖面监测器（Beam Profile Monitors, BPMs）、束流灯丝（Beam Profiling Grids）以及非侵入式测量技术。讨论了如何利用这些测量结果来反馈优化光学系统的性能。 第四部分：先进应用与前沿技术 本部分展示了电荷粒子光学在现代科学和工业中的实际应用案例，并展望了未来的发展方向。 高分辨率电子显微镜（TEM/SEM）： 详细讨论了如何应用电荷粒子光学原理来实现原子级别的成像分辨率。重点分析了物镜透镜的设计对分辨率的决定性影响，以及如何处理照明系统和物镜系统的耦合效应。 离子注入与束流加工： 探讨了用于半导体制造和材料改性的高能离子束光学系统。这包括高电流离子源的设计、束流的单能化处理以及扫描离子束的精度控制。 自由电子激光器（FEL）光学系统： 分析了在超高真空和高亮度要求下，电子束的微聚束（Micro-bunching）光学控制技术，以及如何将优化的电子束注入到谐振腔或磁铁阵列中以产生相干辐射。 先进模拟工具的应用： 综述了当前主流的粒子束模拟软件包（如常用于电磁场和粒子追踪的工具）的功能和局限性，并指导读者如何使用这些工具来验证和优化实际设计。 本书的特点在于其深度和广度并重，不仅提供了严谨的理论推导，还辅以大量实际工程案例和设计考量。它被设计成一本全面的手册，确保读者能够从基础原理跨越到解决复杂工程问题的能力。

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