表面电荷法在像管静电场计算中的应用

"基于表面电荷法的像管静电场计算 (2009年) - 张轶飞，张智诠 - 装甲兵工程学院控制工程系" 本文主要探讨了一种用于计算像管静电场的新方法——基于表面电荷法，相较于传统的有限差分法(Finite Difference Method, FDM)和有限元法(Finite Element Method, FEM)，该方法在处理复杂的几何结构和开放边界条件时更具优势。特别是在计算静电透镜的静电场时，由于表面电荷法能够降低单元剖分的复杂性，因此特别适用。 作者张轶飞和张智诠通过引入样条函数(spline function)和奇异形状函数(singular shape function)来优化电极表面电荷密度的估计，从而对轴对称和非轴对称两种结构进行了分析。他们分别讨论了二维和三维情况下表面电荷法的实现过程，这包括了算法的设计和数值计算的细节。 为了验证这种方法的精度，研究者将表面电荷法的结果与具有解析解的单位圆盘模型进行了比较。分析显示，在特定的步长下，二维和三维表面电荷法对于轴对称系统的电位计算相对误差不超过10^-3，这表明了该方法的高精度。此外，对于轴对称像管的三种像面位置，表面电荷法的计算结果与有限差分法的差异最大不超过0.6毫米，进一步证明了其在实际应用中的精确性。 在非轴对称系统的研究中，他们发现不同方案下的轴外电子运行轨迹存在显著差异，这主要是由于非对称因素导致的干涉场影响。这一点强调了在处理非对称结构时，考虑这些因素的重要性。 文章的关键词包括表面电荷法、电位分布、样条函数和奇异形状函数，表明了研究的核心内容和技术手段。根据中国图书馆分类号TM151，可以推断这篇文章属于电子技术或自动控制领域的研究。 总结来说，这项研究提供了一种新的、高效且精确的计算像管静电场的方法，对于理解和优化静电透镜设计，尤其是在处理复杂几何形状和边界条件时，具有重要的理论和实践价值。