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绪论 1

0-1 电子和离子光学的发展 2

0-2 电子和离子光学的基础知识和基本方程 4

第一章 电子光学成象系统及其象差 10

1-1 基本原理 10

1-1-1 旋转对称电磁场 10

1-1-2 静场中带电粒子的轨迹 15

1-1-3 高斯光学性质 18

1-1-4 电子透镜 27

1-2 旋转对称电子光学系统的几何象差 35

1-2-1 几何象差的概念和计算公式 35

1-2-2 几何象差的图象 45

1-3-1 色差 53

1-3 色差、非旋转对称象差和衍射象差 53

1-3-2 非旋转对称象差 56

1-3-3 衍射象差 61

1-4 象差的测量和矫正 69

1-4-1 象差的测量 69

1-4-2 象差的矫正 74

1-5 旋转对称透镜的渐近象差 75

1-5-1 渐近象差的概念及其计算 75

1-5-2 多透镜系统象差的传递性质 81

1-6 高斯轨迹参量的线性变换及其对象差的影响 87

参考文献 90

第二章 电磁偏转系统及其象差 92

2-1 磁偏转系统的基本原理 92

2-1-1 磁偏转系统的结构和磁场分布 92

2-1-2 变分原理和轨迹方程 95

2-1-3 高斯偏转性质 96

2-2 磁偏转系统的三级象差 98

2-2-1 三级象差公式和象差系数 98

2-2-2 三级象差的分类和图像 101

2-2-3 磁偏转象差的测量 107

2-3 静电偏转系统的基本原理和象差 109

2-3-1 静电偏转系统的结构和电场分布 109

2-3-2 变分原理和轨迹方程 111

2-3-3 三级象差的分类和图象 112

2-4 磁透镜与磁偏转器的复合系统及其象差 113

2-4-1 磁场和变分函数的普遍展开式 113

2-4-2 高斯轨迹和三级象差方程 116

2-4-3 磁复合系统的三级象差：-?F4c/?V所代表的部分 120

2-4-4 磁复合系统的三级象差：-?F4D/?V所代表的部分 123

2-5 静电透镜与磁偏转器的复合系统及其象差 126

2-5-1 电场和变分函数的展开式，轨迹方程 127

2-5-2 静电复合系统的三级象差 128

2-6 复合系统理论的应用 130

2-6-1 存在预偏转的复合系统的象差 131

2-6-2 扫描束电子光学系统中使用的可动物镜系统 133

参考文献 134

第三章 电磁多极系统及其象差 136

3-1 电场和磁场的普遍表达式 136

3-1-1 非旋转对称电场中电位的级数展开式 136

3-1-2 非旋转对称磁场中磁标位和磁矢位的级数展开式 140

3-2 电磁多极场的分析和计算 144

3-2-1 圆柱坐标系中电位和磁标位的普遍表达式 144

3-2-2 电磁多极场的分析和计算 147

3-3-1 普遍的变分函数及其展开式 149

3-3 电磁多极系统的电子光学性质和几何象差 149

3-3-2 高斯轨迹方程和高斯光学性质 153

3-3-3 象差方程和实在的象差系数(球差和畸变) 157

3-3-4 球差和畸变的象差图象 160

3-4 四极透镜的渐近象差 162

3-5 电磁多极系统的色差 166

3-6 电磁多极系统的应用——矫正象差 169

3-6-1 固定束电子光学系统象差的矫正 170

3-6-2 扫描束电子光学系统象差的矫正 173

3-7 多极系统加工装配误差及其象差 176

3-7-1 四极透镜磁标位分布和一级近似轨迹方程 176

3-7-2 象差方程和象差系数 180

参考文献 181

第四章 离子光学系统及其象差 183

4-1 基本原理 184

4-1-1 离子光学系统的场分布 184

4-1-2 变分原理和轨迹方程 192

4-2 离子透镜及其高斯光学性质 197

4-2-1 垂直出入射时扇形场的高斯光学 197

4-2-2 倾斜出入射时扇形场的高斯光学 203

4-2-3 双聚焦质谱仪器的一级理论 206

4-3 离子光学的二级象差理论 212

4-3-1 圆柱电容器静电场中的二级离子轨迹和象差 212

4-3-2 环形电容器静电场中的二级离子轨迹和象差 216

4-3-3 均匀磁场中的二级离子轨迹和象差 220

4-3-4 非均匀磁场中的二级离子轨迹和象差 223

4-3-5 重叠的环形电场和非均匀磁场中的二级离子轨迹和象差 227

4-4 离子光学二级象差理论的推广 235

4-4-1 离子光学的矩阵表示方法 238

4-4-2 倾斜出入射的情况 242

4-4-3 曲线边界的情况 248

4-4-4 边缘场的效应 250

4-4-5 刘维定理及其推论 258

4-5 双聚焦质谱仪器的发展 261

参考文献 265

第五章 电子和离子光学系统的计算机辅助设计方法 267

5-1 计算电磁场的有限差分法 268

5-1-1 基本原理和计算公式 268

5-1-2 逐次超张弛迭代过程 270

5-1-3 电位、等位线和场强的计算 272

5-2 计算多极场的傅里叶展开法 276

5-2-1 多极场的傅里叶展开式 276

5-2-2 多极场的边界类型和边界条件 277

5-2-3 用逐次张弛法求解多极场的电(磁)位 281

5-2-4 等位线和力线的描绘 282

5-3 计算电磁场的有限单元法 284

5-3-1 磁透镜标位的计算 284

5-3-2 磁透镜整个磁路的计算 288

5-3-3 存在磁饱和的透镜磁路的计算 291

5-4 带电粒子轨迹的计算 292

5-4-1 问题的提法 292

5-4-2 龙格-库塔法 294

5-4-3 哈明方法 297

5-5 电子光学系统高斯光学参量和象差的计算 299

5-5-1 高斯轨迹方程的计算 300

5-5-2 高斯光学参量的计算 301

5-5-3 象差系数的计算 304

参考文献 306