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冷门的科普 [复制链接]

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离线吴伟
 

只看楼主 倒序阅读 0 发表于: 2021-05-15
先说一下,这个可能是不太好懂的科普。但我觉得可以试着讲一讲,很多时候,我和同一办公室的同学聊起我的项目,他们都有一点点(有时候有很多)误解。我也调查过,国内高校开设相关课程的学校一只手都能数过来,而且在网上你几乎找不到任何有价值的视频资料,比较冷门。但是出人意料的是,文献资料很多很多!


首先是名字,我看过很多文献资料,最终我还是觉得“带电粒子束理论和设计”这个名字最好,其他名字有“电子枪和电子注”“电子光学”等等。我觉得后面两个都不是很直接以及全面地反应这个学科的内容,所以我比较倾向第一个。


从名字上看,这是一门研究带电粒子束(区别于“研究带电粒子”)的学科。运用背景主要是:一、科学研究,如电子显微镜,材料表面分析,空间科学,加速器(部分);二、工业运用,如冶金,焊接;三、微波领域;四、日常生活中,如显像管,除此之外还有一些比较小的领域,这里不例举了。


简单来说,这个学科的主要研究内容就是:利用精心设计的电场和(或)磁场,来约束控制带电粒子——如电子、离子——的行为,使带电粒子具有特定的轨迹和能量。这个表述不太好,但是我一时间总结不出好的。但是可以看出,这个电子枪不是一般理解的那样,它是引出电子束或者离子束的装置。我和同学交流的时候,有人在这里就误解了。


和几何光学类比,初中高中我们学的物理,光线经过凹透镜、凸透镜、水面或者镜子时,光线会发生汇聚、发散、折射和反射。在电子光学中,经过设计的电场和磁场就像这些透镜,带电粒子就像光线,带电粒子在场的作用下也会加速、减速、汇聚以及发散。


这个学科要用到的数学也不是很难,主要就是微积分。但是它又非常复杂,以至于很多微积分你解不出来,必须用计算机程序求解。近些年,实际的科学仪器提出了更高的要求,开始有人用更加高深复杂的数学来研究这个领域,我们研究所就有一部分老师在做相关的研究。


我们做空间科学载荷的,带电粒子束理论和设计运用的非常多,尤其我们探测空间等离子体的。借目前最火的“靓仔”天问一号来说明,天问一号上面有个我们实验室设计的载荷MINPA,MINPA的主要科学目标是探测火星等离子体,它的主体就是一个静电分析器,是基于电子光学理论设计的。感兴趣的同学可以下载《mars ion and neutral particle analyzer (MINPA) for Chinese mars exploration mission(Tianwen-1): design and ground calibration》这篇论文看看,这对了解天问一号还是有帮助的,而非仅仅停留在科普层面。除此之外还有很多载荷也是基于电子光学理论设计的。


在这里我有意淡化或者不讲具体内容,因为它的理论性强,没有公式是示意图我就完全不会说话,所以这次的所谓“科普”做的很差,大家将就着看。


离线彭清苓

只看该作者 1 发表于: 2021-05-15
谢谢师兄
离线王永羲

只看该作者 2 发表于: 2021-05-31
还好淡化了公式,不然就开始头疼了
离线马慧龙

只看该作者 3 发表于: 2021-06-13
多谢师兄的科普
离线秦世芳

只看该作者 4 发表于: 2021-06-13
看起来好高级,但是师兄讲的很好呀

内容来自[手机版]
离线张娟

只看该作者 5 发表于: 2021-06-15
前面看明白啥意思了,等到专业名词一多,就不知道在说啥了。
离线向佳越

只看该作者 6 发表于: 2021-10-16
师兄好强!
离线钟涵晨

只看该作者 7 发表于: 2022-01-31
天,物理忘的差不多了
离线吴宇轩

只看该作者 8 发表于: 2022-02-02
多谢师兄科普。
离线刘格斯

只看该作者 9 发表于: 2022-02-05
科普很全面 我也学习了
刘格斯
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