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第一章 带电粒子在真空中的运动1

1.1 电子的基本性质1

1.1.1 电子的质量和电荷量1

1.1.2 电子的波动本质2

1.2 电子在均匀场中的运动4

1.2.1 电子在均匀电场、磁场中的受力情况和运动方程4

1.2.2 电子在静电场中的能量关系4

1.2.3 电子在均匀电场中的运动5

1.2.4 电子在均匀磁场中的运动9

1.2.5 电子在复合场中的运动13

1.3 电子在非均匀场中的运动 电子光学基础17

1.3.1 电子在非均匀电场中的运动 电透镜概念17

1.3.2 电子在非均匀磁场中的运动 磁透镜概念27

1.3.3 四极透镜概念31

1.3.4 电子光学像差概念33

1.4 带电粒子在其它类型场中的运动36

1.4.1 带电粒子在中心力场中的运动36

1.4.2 带电粒子在高频电场中的运动[1]39

1.5.1 电子显微镜[1][7]42

1.5 带电粒子光学的应用42

1.5.2 电子束器件44

1.5.3 静电场谱仪[1][2]45

1.5.4 磁场质谱仪[1][2]47

1.5.5 回旋加速器[1][2]48

1.6 电子辐射49

1.6.1 自由电子辐射[1]49

1.6.2 切伦柯夫辐射50

参考书目51

2.1.1 势阱中的电子52

第二章 电子与离子发射52

2.1 金属自由电子模型52

2.1.2 金属中自由电子的统计分布53

2.2 金属的表面势垒和逸出功57

2.3 纯金属的热电子发射61

2.4 热发射电子的初速63

2.5 电场作用下热发射电流的流通规律65

2.5.1 “理想”二极管的全伏安特性和极间电位分布65

2.5.2 拒斥场下的阳极电流67

2.5.3 加速场下的阳极电流——肖特基效应68

2.5.4 空间电荷限制下的阳极电流——3/2次方定律70

2.6 半导体的热电子发射——氧化物阴极71

2.6.1 阴极的分解和激活机理72

2.6.2 氧化物阴极发射的半导体模型73

2.7 实用热阴极74

2.8 金属的场致电子发射78

2.8.1 金属场致发射现象及其定性解释78

2.8.2 金属场致发射方程80

2.8.3 温度对场致发射的影响——冷场致发射82

2.8.4 场致发射电子的能量分布84

2.8.5 金属场致发射的实验研究86

2.8.6 热场致发射90

2.9 半导体的场致电子发射91

2.10 钼锥阵列场致发射阴极94

2.11 场致离子发射96

2.11.1 气体的场致电离96

2.11.2 场致蒸发98

2.11.3 液态金属场致电离[24][25]100

2.12 场致发射在材料科学中的应用举例101

2.12.1 场致发射电子枪101

2.12.2 场电子显微镜(FEM)[23]102

2.12.3 场离子显微镜(FIM)[23]103

2.13 金属的光电子发射105

2.13.1 金属光电子发射的基本特性106

2.13.2 金属的光电子发射理论108

2.14 半导体的光电子发射111

2.14.1 半导体光电子发射的物理过程111

2.14.2 负电子亲和势(NEA)光电发射体117

2.15 实用光电阴极119

参考书目123

3.1.1 粒子间碰撞的基本概念和规律125

第三章 气体放电和等离子体125

3.1 气相碰撞过程125

3.1.2 激发和电离128

3.1.3 碰撞截面131

3.1.4 第一类非弹性碰撞134

3.1.5 第二类非弹性碰撞136

3.1.6 光致激发与光致电离137

3.1.7 热电离与热激发138

3.1.8 X射线及核辐射引起的电离和剩余电离139

3.1.9 其他碰撞过程141

3.1.10 复合143

3.2 带电粒子在气体中的运动145

3.2.1 带电粒子在气体中的热运动145

3.2.2 带电粒子在气体中的迁移运动147

3.2.3 带电粒子在气体中的扩散运动154

3.3 电子繁流理论和气体的击穿现象159

3.3.1 气体放电的伏安特性159

3.3.2 电子繁流理论161

3.3.3 气体的击穿和帕邢定律166

3.3.4 罗果夫斯基的空间电荷理论170

3.4 辉光放电172

3.4.1 正常辉光放电的光区分布及定性分析173

3.4.2 辉光放电阴极位降区175

3.4.3 辉光放电的正柱区179

3.4.4 反常辉光放电及阴极溅射181

3.4.5 空心阴极放电183

3.5 弧光放电184

3.5.1 弧光放电的阴极发射机理185

3.5.2 弧光放电的伏安特性188

3.5.3 弧光放电的正柱区189

3.6.1 等离子体及其分类192

3.6 等离子体的基本特性192

3.6.2 等离子体的电中性和德拜长度194

3.6.3 等离子体振荡及频率196

3.6.4 等离子体鞘层198

3.6.5 等离子体的磁约束200

3.6.6 等离子体的辐射201

3.7 等离子体离子源204

3.7.1 离子源的主要用途、要求和分类204

3.7.2 从等离子体中引出离子束207

3.7.3 冷阴极潘宁离子源209

3.7.4 双等离子体离子源210

3.8 真空击穿213

3.8.1 真空中的预击穿过程214

3.8.2 击穿过程及其机理219

3.8.3 影响真空绝缘的因素221

参考书目223

第四章 电子、离子、电磁辐射与固体表面的相互作用225

4.1 电子在固体表面的散射225

4.1.1 电子与固体表面相互作用的物理图像225

4.1.2 电子在固体表面的散射截面226

4.1.3 电子在散射过程中的能量损失234

4.2 次级电子发射236

4.2.1 次级电子能量分布曲线237

4.2.2 次级电子发射系数238

4.2.3 实用次级电子发射体242

4.3 俄歇电子与特征X射线245

4.3.1 原子结构245

4.3.2 俄歇电子发射247

4.3.3 特征X射线253

4.4 电子衍射256

4.4.1 衍射原理257

4.4.2 衍射图形分析259

4.4.3 低能电子衍射仪264

4.5 离子与固体表面的相互作用265

4.5.1 离子与固体表面相互作用的物理图像265

4.5.2 离子背散射267

4.5.3 离子注入271

4.5.4 离子激发的电子发射272

4.5.5 离子激发的光子发射275

4.6.1 溅射现象的基本特征277

4.6 表面溅射及次级离子发射277

4.6.2 溅射机理281

4.6.3 溅射过程对固体表面状态的影响282

4.6.4 次级离子发射的实验规律284

4.6.5 次级离子发射的理论模型288

4.6.6 次级离子质谱仪289

4.7 光电子能谱290

4.7.1 光电子能谱的基本原理290

4.7.2 X射线光电子能谱(XPS)294

4.7.3 紫外光电子能谱(UPS)298

4.8 半导体的内光电效应299

4.8.1 光电导300

4.8.2 光生伏特效应305

4.9 电子束激发及光致荧光质发光310

4.9.1 荧光体的结构特征310

4.9.2 荧光质发光的主要参数311

4.9.3 荧光质发光过程312

4.9.4 荧光质发光的衰减过程313

4.9.5 荧光质的中毒、疲劳和灼伤315

4.9.6 实用荧光材料316

参考书目318