第7章束流传输理论的主要问题 。7.1概述 ·7.2曲轴正交坐标系(自然坐标系)及磁 场、轨迹方程表达式 ·7.3多维相空间和传输矩阵 2
2 第7章 束流传输理论的主要问题 • 7.1 概述 • 7.2 曲轴正交坐标系(自然坐标系)及磁 场、轨迹方程表达式 • 7.3 多维相空间和传输矩阵
电子光学 束流传输理论 历史上首先形成学科 逐渐从加速器物理中分离出来,与束流物 理其他分支关系更密切 基本上只针对电子(修改后其原则亦可用于 面向所有带电粒子 其他粒子) 主要处理低能束流 处理各种能量的束流,本课程以高能为主 侧重束流的聚焦、成像、成形 满足束流传输中各种要求:控制束流截面 大小、消除或者产生色散等 电子一般也被加速,其动量不是常数 粒子能量一般不变,其动量是常数 多用纵向聚焦元件(电磁场主方向在z向), 多用横向聚焦元件(电磁场与z轴垂直), 如电子透镜,场呈轴对称 如四极透镜,非轴对称场为主 不同元件的场常互相渗透,故“不可分离” 元件常可分段处理 主要用柱坐标系 基本用直角坐标或曲线正交坐标系(自然 坐标系) 相对论效应多不明显,常用非相对论性公 相对论性程度相差很大,往往不可忽略。 式,必要时再修改 用相对论性公式,不必时简化 是低能电子束器件原理的基础。 是各种加速器、束流加工设备、尤其复杂 系统设计和运行的重要依据之一
3 电子光学 束流传输理论 历史上首先形成学科 逐渐从加速器物理中分离出来,与束流物 理其他分支关系更密切 基本上只针对电子(修改后其原则亦可用于 其他粒子) 面向所有带电粒子 主要处理低能束流 处理各种能量的束流,本课程以高能为主 侧重束流的聚焦、成像、成形 满足束流传输中各种要求:控制束流截面 大小、消除或者产生色散等 电子一般也被加速,其动量不是常数 粒子能量一般不变,其动量是常数 多用纵向聚焦元件(电磁场主方向在z向), 如电子透镜,场呈轴对称 多用横向聚焦元件(电磁场与z轴垂直), 如四极透镜,非轴对称场为主 不同元件的场常互相渗透,故“不可分离” 元件常可分段处理 主要用柱坐标系 基本用直角坐标或曲线正交坐标系(自然 坐标系) 相对论效应多不明显,常用非相对论性公 式,必要时再修改 相对论性程度相差很大,往往不可忽略。 用相对论性公式,不必时简化 是低能电子束器件原理的基础。 是各种加速器、束流加工设备、尤其复杂 系统设计和运行的重要依据之一
回顾电子光学 4
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回顾电子光学 1.1轴对称电场和磁场 E.=-V+v-… E=2V,-wp+… B.(x)=B.()-4B"7+ B.()=-2Br+6B"r- 1.2电子在轴对称电场中的运动·高斯轨迹方程 F(')'+Vr=0 (P(z)x')'+Q(z)r=0 1.3电子在轴对称电磁场中的运动·布许定理 W('+子V+B)r=0 5 2m
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1.4横向运动线性方程的解的矩阵形式 (P(x)·r)′+Q(z)·r=0 rc称为“似余弦解”,它满足运动方程c()=1r'()=0 称为“似正弦解”,它满足运动方程(a)=0'(之)=P) r(z)=r%·re(z)+Por′·rs(z) Px()=P(z)(r·re'(z)+Pm′·r'()) 传输矩阵 rc 元传输矩阵 1 , 6
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