"Вакуумная и плазменная электроника"

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ
зимней экзаменационной сессии 2011/2012
по дисциплине
"Вакуумная и плазменная электроника"
для групп Э-71, Э-72
1. Определение электроннолучевой техники. Термическое и нетермическое
взаимодействие электрона с веществом. ЭЛТ на их основе. Общий состав ЭЛУ.
2. История развития электроннолучевых технологий и оборудования.
3. Основные характеристики электронного пучка и его взаимодействия с поверхностью
вещества: энергия, ток, диаметр, площадь сечения, плотность тока, мощность,
удельная поверхностная и объемная мощность пучка, ускоряющее напряжение,
время и доза облучения, глубина проникновения электронов. Распределение
поглощаемой мощности по площади сечения пучка.
4. Упругое рассеяние электронов при взаимодействии с атомами вещества.
Максимальная передаваемая кинетическая энергия. Дефектообразование и тепловые
колебания в результате упругого рассеяния.
5. Неупругое рассеяние электронов при взаимодействии с атомами вещества.
Радиационные и ионизационные потери. Критическая энергия.
6. Полный и поперечный пробег электронов в веществе. Зависимость выделяемой
мощности от глубины проникновения электронов в вещество.
7. Вторичная электронная эмиссия. Глубина выхода вторичных электронов.
Энергетический спектр вторичных электронов. Коэффициенты вторичной
электронной эмиссии. Зависимость коэффициента истинно вторичной эмиссии от
энергии первичного пучка.
8. Влияние значения удельной поверхностной мощности электронного пучка на
характер термического взаимодействия с веществом. Импульсный режим
электроннолучевой размерной обработки.
9. Электронная оптика, её предмет и задача. Этапы решения задачи электронной
оптики. Основные допущения, принятые в электронной оптике. Закон сохранения
энергии в электрическом поле. Сила Лоренца.
10. Оптико-механическая аналогия и её доказательство через принцип Ферма и принцип
наименьшего действия. Основные положения геометрической и электронной оптики.
11. Преломление электронного луча при прохождении границы раздела сред с разными
потенциалами. Электроннооптический закон преломления и показатель
преломления. Изменение скорости, энергии и траектории пучка при преломлении.
Основные различия между геометрической и электронной оптикой.
12. Аксиально-симметричное электрическое поле (АСЭП) в цилиндрической системе
координат. Меридиональные плоскости. Параксиальные электроны. Их траектория.
Использование Метода преломления для определения траекторий электронов в
АСЭП.
13. Аксиально-симметричное электрическое поле (АСЭП) в цилиндрической системе
координат. Меридиональные плоскости. Параксиальные электроны. Их траектория.
Использование Метода радиусов кривизны для определения траекторий электронов
в АСЭП.
14. Движение электронов в однородном продольном магнитном поле. Длинная
магнитная линза.
15. Движение электронов в аксиально-симметричном неоднородном магнитном поле
(АСМП). Короткая магнитная линза.
16. Параметры световых линз и построение изображений в световой оптике. Теорема
Лагранжа-Гельмгольца для световой оптики.
17. Параметры электростатических линз и построение изображений в электронной
оптике. Теорема Лагранжа-Гельмгольца для электронной оптики. Фокусное
расстояние тонкой электростатической линзы.
18. Собирающая диафрагма с круглым отверстием: распределение эквипотенциальных
поверхностей, качественные зависимости распределения напряжения, его первой и
второй производной вдоль главной оптической оси, фокусное расстояние.
19. Рассеивающая диафрагма с круглым отверстием: распределение эквипотенциальных
поверхностей, качественные зависимости распределения напряжения, его первой и
второй производной вдоль главной оптической оси, фокусное расстояние.
20. Иммерсионная
электростатическая
электронная
линза:
распределение
эквипотенциальных поверхностей, качественные зависимости распределения
напряжения, его первой и второй производной вдоль главной оптической оси.
Свойства линзы.
21. Одиночная
электростатическая
электронная
линза:
распределение
эквипотенциальных поверхностей, качественные зависимости распределения
напряжения, его первой и второй производной вдоль главной оптической оси.
Свойства линзы.
22. Иммерсионный объектив (катодная линза): распределение эквипотенциальных
поверхностей, качественные зависимости распределения напряжения, его первой и
второй производной вдоль главной оптической оси для простейшего исполнения и
исполнения с модулятором. Свойства линзы.
23. Иммерсионное и одиночное электростатическое электронное зеркало: распределение
эквипотенциальных поверхностей, качественные зависимости распределения
напряжения, его первой и второй производной вдоль главной оптической оси.
Процесс отражения электронов.
24. Магнитная электронная линза. Процесс фокусировки электронов. Зависимость
оптической силы линзы от количества ампер-витков. Проблема создания коротких
фокусов. Панцири и полюсные наконечники. Базовые конструктивные схемы
магнитных линз.
25. Причина возникновения геометрических аберраций. Сферическая аберрация и
искривление плоскости изображения.
26. Причина возникновения геометрических аберраций. Кома и астигматизм.
27. Дисторсия. Хроматическая аберрация. Негеометрические аберрации.
28. Задачи электронной микроскопии. Просвечивающий электронный микроскоп
(ПЭМ): отличия от светового микроскопа, общее устройство электронно-оптической
системы (конструктивно-принципиальная схема), исследуемые образцы, принцип
работы.
29. Влияние рассеивающей способности точки образца на угол отклонения электронов в
ПЭМ. Назначение апертуры в ПЭМ. Ограничение разрешающей способности ПЭМ.
Пути увеличения разрешающей способности.
30. Задачи электронной микроскопии. Назначение растрового электронного микроскопа
(РЭМ). Аналоговый и дискретный способы сканирования в РЭМ. Необходимость
наложения строк при сканировании. Разрешающая способность микроскопии.
31. Общее устройство электронно-оптической системы (конструктивно-принципиальная
схема), исследуемые образцы, принцип работы растрового электронного микроскопа
(РЭМ).
ЛИТЕРАТУРА
1. Сушков А.Д. Вакуумная электроника: Физико-технические основы: Учебное
пособие. – СПб.: Изд. «Лань», 2004.
2. Злобина А.Ф. Вакуумная и плазменная электроника: Учебное пособие.  Томск:
Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2003.  106 с.
3. Шестернев Л.Г. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. – М.: Энергия,
1971.
4. Васичев Б.Н. Физические основы конструирования оборудования
микроэлектроники: Учебное пособие. – М.: МИЭМ, 1999. – 79 с.
5. Васичев Б.Н., Балашов В.Н. Типовые электронно- и ионно-оптические системы
элионного оборудования для электронной и ионной литографии. Текст лекций. – М.:
МИЭМ, 1992. – 177 с.
6. Гоулдстейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ:
В 2-х книгах. Книга 1. Пер. с англ. / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др. –
М.: Мир, 1984. – 303 с., ил.
7. Гоулдстейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ:
В 2-х книгах. Книга 2. Пер. с англ. / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др. –
М.: Мир, 1984. – 348 с., ил.
8. Физические методы контроля качества материалов: Учеб. пособие / Под. ред. А.А.
Батаева. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000.
Доцент кафедры ТСЭ
В.А. Ветров