Теория и синтез диспергирующих и фокусирующих электронно-оптических сред

• Автор: Краснова, Надежда Константиновна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 237 с. : 22 ил.

Оглавление
Введение

ГЛАВА 1. Общие вопросы

§1.1. Очерк развития теории и практики электрических спектрографов

§ 1.2. Физические и математические модели

§ 1.3. Проблемы, задачи, подходы, методы

ГЛАВА 2. Принципы синтеза идеальных спектрографических сред

§ 2.1. Генезис понятия «спектрографическая среда»

§ 2.2. Спектрографические среды с логарифмической особенностью

§ 2.3. Абстрактная схема идеального спектрографа

ГЛАВА 3. Двумерные спектрографические среды
§ 3.1. Аналитические структуры и общие свойства двумерных гармонических полей
с однородными и обобщённо-однородными потенциалами
§ 3.2. Спектрографы с плоскостью симметрии на базе степенных потенциалов
§ 3.3. Двумерные спектрографы для ленточных потоков
ГЛАВА 4. Осесимметричные спектрографические потенциалы
§ 4.1. Аналитическое описание однородных по Л. Эйлеру осесимметричных
гармонических потенциалов
§ 4.2. Обобщённо-однородные осесимметричные потенциалы. Метод обрывающихся
рядов
§ 4.3. Осесимметричные спектрографы для полых конических пучков со степенными
потенциалами
§ 4.4. Спектрографы на базе осесимметричных потенциалов с логарифмической
особенностью
ГЛАВА 5. Трёхмерные гармонические потенциалы, однородные по
Л. Эйлеру
§5.1. Однородные гармонические полиномы с тремя переменными
§ 5.2. Аналитические представления однородных потенциалов посредством
комплексной формулы Донкина
§ 5.3. Замкнутое аналитическое решение задачи Коши для однородных по Л. Эйлеру
симметричных полей

§ 5.4. Расчёт спектрографа с плоскостью симметрии и трёхмерным однородным
потенциалом
ГЛАВА 6. Генезис гармонических обобщённо-однородных потенциалов с логарифмической особенностью
§ 6.1. Генерация элементарных потенциальных структур
§ 6.2. Размножение обобщённо-однородных потенциалов
§ 6.3. Задача Коши для обобщённо-однородных полей
ГЛАВА 7. Обратные задачи движения для спектрографических сред
§ 7.1. О специфике обратных задач корпускулярной оптики в пространстве
спектрографических сред
§ 7.2. Интегрирование уравнений движения
§ 7.3. Обратные задачи движения в Донкинских симметричных системах
§ 7.4. Об обратной задаче динамики в однородных полях произвольной кратности
§ 7.5. Спектрографическая система с идеальной угловой фокусировкой
§ 7.6. Метод преобразования в спектрографических средах. Применение теоремы
Гурса
ГЛАВА 8. Совмещённый энерго-масс-анализ и некоторые специальные
типы спектрографических сред
§ 8.1. Теория квазиконического энергоанализатора в условиях нетрадиционного
применения
§ 8.2. Квазиконическая система в комбинированном режиме энергоанализатор-ТОР 217 § 8.3. Конические системы в режимах спектрометра и спектрографа
ГЛАВА 9. Динамический масс-анализатор с электрическим ударом
§ 9.1. Динамический принцип разделения ионов по массам
§ 9.2. Масс-спектрометр на основе электростатического спектрометра
§ 9.3. Масс-спектрометр на основе электростатического спектрографа
Заключение
Библиографический список

Введение
Актуальность темы
Электронная спектроскопия со всеми своими разновидностями и масс-анализ являются основой многих диагностических методик, широко применяющихся в физической электронике, физике, биологии, медицине, нанотехнологиях, материаловедении, космических исследованиях и других областях. Арсенал аналитических приборов - электронных спектрометров и масс-анализаторов — достаточно широк и многообразен. Однако с появлением новых объектов сложной природы таких, например, как композитные материалы, биомолекулярные объекты и другие, структур микро- и наиоразмеров растут и требования исследователей и инженеров на производстве к характеристикам аналитических приборов - чувствительности, разрешению, а также появляется необходимость иметь новые функциональные возможности аппаратуры.
До 80Ь|Х годов XX столетия электронная спектроскопия совершенствовала электроннооптическую схему электростатических спектрометров, отличительным признаком которых является транспортировка частиц по единому неподвижному в пространстве траекторному ансамблю с выводом нужной порции частиц заданной энергии на малую выходную селектирующую щель с детектором. Развёртка спектра во времени осуществляется за счёт изменения одного или более потенциалов на электродах анализатора. По такой же схеме устроены статические масс-спектрометры, но с непременным участием магнитного поля. Главной трудностью при создании этих приборов (электронных спектрометров и масс-спектрометров) является достижение достаточно высокой дисперсии по энергии (или массе) в сочетании с большой светосилой, то есть качеством фокусировки измеряемого потока электронов или ионов. В этом направлении достигнуты значительные успехи, но до рекордных характеристик ещё далеко.
С появлением позиционно-чувствительных многоканальных детекторов (ПЧД) в середине 80ых годов возможности анализа значительно расширились: например, за счёт сокращения времени регистрации спектра стало возможным изучать процессы, протекающие на поверхности, контролируя состояние поверхности в каждый момент времени. В масс-анализе, в свою очередь, появилась тенденция к разработке более мобильных, компактных и дешёвых динамических масс-анализаторов, таких как квадруполытые фильтры и ловушки В. Пауля, Фурье-анализаторы и времяпролётпые системы (бте-оГГЫ, ТОР). Однако как в области энергоанализирующих, так и в области динамических масс-анализирующих систем обнаружились принципиальные трудности.
Так, в области ТОИ-систем непреодолимым препятствием явилось расплывание ионных па-

2. Увязывание специальных принципов подобия в динамике заряженных частиц со схемой идеального спектрографа.
3. Определение наиболее подходящих типов спектрографических сред и отвечающих им классов Лапласовых электрических полей.
4. Анализ законов динамики частиц в электрических полях с однородными по Л. Эйлеру потенциалами. Специальный принцип подобия для них.
5. Фокусировка и дисперсия в однородных полях.
6. Вывод модифицированного принципа подобия для суперпозиции однородных полей с логарифмическим коэффициентом перемешивания (обобщённо-однородные поля) и расширение класса спектрографических сред.
7. Разработка теории спектрографов с полиноминальной зависимостью потенциалов от декартовых координат для ленточных и конических пучков.
8. Расчёт и оптимизация двумерных спектрографов со степенным ходом потенциала в плоскости симметрии.
9. Вывод новых аналитических алгоритмов представления однородных по Л. Эйлеру гармонических потенциалов при помощи комплексной формулы Донкина для однородных функций нулевой кратности.
10. Точное аналитическое решение задачи Коши для однородных симметричных потенциалов Эйлерова типа.
11. Решение некоторых прямых и обратных задач для однородных по Л. Эйлеру симметричных полей.
12. Вывод аналитических структур обобщённо-однородных потенциалов с логарифмической особенностью.
13. Восстановление пространственной структуры обобщённо-однородных полей по распределению потенциала в плоскости симметрии.
14. Анализ геометрии однородных и обобщённо-однородных потенциалов в эквипотенциальных портретах.
15. Расчет осесимметричных спектрографов на базе приближённого принципа подобия.
16. Применение однородных полей нулевой кратности в устройстве электронных спектрометров и спектрографов.
17. Конформная трансформация спектрографических сред, сохраняющая порядок угловой фокусировки, деформирующая принцип подобия, но управляющая по заданным требованиям дисперсией и коэффициентами аберраций.
18. Определение новых типов спектрографических сред с идеальной угловой фокусировкой.
19. Синтез некоторых спектрографов по традиционной схеме.