[發(fā)明專利]圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010700576.4
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111859755A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 趙靜宜;彭翔宇;李帥;康永鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

1.圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)基于有限元素法數(shù)值計算獲得不同縫隙圓心角的圓柱靜電多極透鏡的三維空間電磁場分布；靜電多極透鏡計算場域中有限元網(wǎng)格節(jié)點的空間柱坐標值與計算獲得的相應有限元網(wǎng)格節(jié)點處的電位值形成自變量點集和因變量點集；

(2)通過上述自變量和因變量點集的對應關(guān)系，對圓柱靜電多極透鏡內(nèi)半徑縫隙處的電位分布進行擬合，得到縫隙電位分布擬合函數(shù)；

(3)考慮不同邊界條件的影響，對具有屏蔽圓筒或周邊電極的圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布擬合函數(shù)進行修正；

(4)根據(jù)縫隙電位分布擬合函數(shù)對圓柱面上的電位函數(shù)進行傅里葉分析得到不同階次的場位諧波分量表達式；

(5)根據(jù)圓柱靜電多極透鏡的應用場景，分析不同階次的場位諧波分量表達式獲得最優(yōu)的電極饋電方式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法，其特征在于，所述步驟(1)中采用有限元素法，在圓柱坐標系下數(shù)值計算獲得縫隙圓心角度不同的圓柱靜電多極透鏡的三維空間電磁場分布，任一縫隙圓心角度的靜電多極透鏡計算場域中有限元網(wǎng)格節(jié)點的柱坐標值(r，θ)與其相應有限元網(wǎng)格節(jié)點處的電位值V(r，θ)形成自變量點集和因變量點集，其中r為空間任一點的離中心軸的距離、θ為空間任一點與中心軸的夾角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法，其特征在于，所述步驟(2)中采用相應的擬合函數(shù)模型對靜電多極透鏡內(nèi)半徑縫隙處的電位分布進行擬合，此時r等于靜電多極透鏡內(nèi)半徑為一常量，即得縫隙電位分布擬合函數(shù)如下：

其中p₁為電位函數(shù)的控制參數(shù)，δ為縫隙圓心角角度，V_a、V_b為圓柱靜電多極透鏡中相鄰兩電極的饋電電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用引入修正量V_d對具有屏蔽圓筒或周邊電極圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布擬合函數(shù)進行修正，修正后的縫隙電位分布擬合函數(shù)為：

采用以下兩種修正函數(shù)模型：

或

其中U_d等于縫隙中心的實際電位與兩電極電位平均值的差。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法，其特征在于，所述步驟(4)中采用傅里葉分析根據(jù)電極電位和縫隙電位分布擬合函數(shù)對圓柱面上的電位函數(shù)進行不同階次的場位諧波分量分析，獲得圓柱靜電多極透鏡的場分布的二極場分量、四極場分量、六極場分量、八極場分量、…、2m極場分量，其中m為正整數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱靜電多極透鏡的縫隙電位分布函數(shù)的擬合和分析方法，其特征在于，所述步驟(5)中對圓柱靜電多極透鏡的各階諧波分量表達式進行分析，根據(jù)多極透鏡用途，獲得多極透鏡各電極最優(yōu)饋電方式。