靜電四極透鏡英文解釋翻譯、靜電四極透鏡的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 electrostatic quadrupole lens

分詞翻譯：

靜電的英語翻譯：

static
【計】 xerocoty
【醫】 franklinism; static electricity

四極的英語翻譯：

【化】 quadrupole

透鏡的英語翻譯：

glass; lens
【化】 lens
【醫】 lens; phaco-; phako-

專業解析

靜電四極透鏡（Electrostatic Quadrupole Lens）是一種利用靜電場對帶電粒子束進行聚焦和操控的裝置。其核心原理是通過特定幾何形狀的電極産生四極對稱的靜電場分布，該電場在橫截面上呈雙曲線分布，從而對帶電粒子施加與偏離軸線距離成正比的恢複力，實現束流的聚焦、散焦或形狀控制。以下是詳細解釋：

一、術語構成與物理原理

靜電（Electrostatic）
指利用靜止電荷産生的電場（庫侖場）作用于帶電粒子，與隨時間變化的電磁場不同，靜電場不産生磁場分量。
四極（Quadrupole）
指電極系統的對稱性：由四個交替極性的電極（兩對正負電極）構成，橫截面呈雙曲線形狀（圖1）。其電場分布滿足： $$ E_x = -k x, quad E_y = k y $$ 其中 ( k ) 為場梯度，該分布使粒子在x方向受聚焦力，y方向受散焦力（或反之），形成正交方向的聚焦效應。
透鏡（Lens）
類比光學透鏡對光線的偏折作用，四極透鏡通過電場梯度改變帶電粒子的運動軌迹，實現束流截面尺寸與發散角的調控。

二、核心功能與應用場景

束流操控
- 聚焦/散焦：通過調整電極電壓極性，控制粒子束在相互垂直方向的聚焦與發散。
- 束流整形：矯正束流截面橢圓度，抑制空間電荷效應導緻的束流展寬。
- 傳輸系統：用于粒子加速器、電子顯微鏡、離子注入機等設備的束流傳輸線中，維持束流品質。

與磁四極透鏡對比

特性	靜電四極透鏡	磁四極透鏡
作用力	靜電力（依賴粒子電荷）	洛倫茲力（依賴粒子速度）
適用粒子	低能離子、電子	高能帶電粒子（尤其相對論粒子）
能耗	低（無線圈損耗）	高（需勵磁電流）
響應速度	快（電場瞬時建立）	慢（受電感限制）

三、設計參數與性能指标

場梯度（( k ))：決定聚焦強度的關鍵參數，與電極電壓 ( V ) 和孔徑 ( r_0 ) 相關：
$$ k propto frac{V}{r_0} $$

聚焦強度（( g ))：定義為 ( g = frac{q k}{m v} )，其中 ( q/m ) 為粒子的荷質比，( v ) 為速度。
透鏡長度（( L ))：短透鏡（( L ll ) 粒子軌迹焦距）與長透鏡的聚焦模型不同。

四、典型應用案例

低能離子束聚焦：在半導體離子注入機中，靜電四極透鏡用于精确控制注入深度與劑量分布（來源：IEEE Transactions on Plasma Science）。
電子束斑壓縮：電子探針設備中減小束斑尺寸，提升空間分辨率（來源：Journal of Vacuum Science & Technology）。
等離子體診斷：引導離子束至探測器，實現聚變裝置中的粒子通量測量（來源：Nuclear Fusion期刊）。

五、權威參考文獻

術語定義：
- Handbook of Accelerator Physics and Engineering (World Scientific, 2013) 第2.1.5節 "Electrostatic Lenses"。
物理模型：
- E. Harting, F. H. Read, Electrostatic Lenses (Elsevier, 1976) 第4章 "Quadrupole Lenses"。
應用技術：
- M. Reiser, Theory and Design of Charged Particle Beams (Wiley, 2008) 第6.4節 "Electrostatic Quadrupole Systems"。

注：因搜索結果未提供直接可引用的網頁鍊接，以上内容依據粒子加速器與帶電粒子光學領域的經典文獻歸納撰寫，建議用戶通過學術數據庫（如IEEE Xplore、ScienceDirect）檢索上述文獻獲取完整細節。

網絡擴展解釋

靜電四極透鏡是一種用于控制和聚焦帶電粒子束的裝置，主要應用于粒子加速器、電子顯微鏡等領域。其核心原理是通過靜電場産生的四極場分布，實現對帶電粒子的橫向運動調節。以下是詳細解釋：

基本結構與原理
靜電四極透鏡由四個對稱排列的電極構成，相鄰電極極性相反（如兩對正負交替的電極），形成四極對稱的靜電場。這種場分布可對帶電粒子産生橫向聚焦和散焦作用：在一個方向（如水平方向）上聚焦粒子，同時在垂直方向上散焦粒子，反之亦然。
數學分析方法
研究中常采用Lie代數方法分析粒子的非線性傳輸特性。通過建立粒子運動的Hamilton函數，推導三級近似下的傳輸方程，描述粒子軌迹的微小偏差和能量變化。
應用與挑戰
例如在靜電偏轉陰極射線管中，四極透鏡結合球形網結構可減少幾何畸變并改善掃描線性。但實際應用中需考慮邊緣場效應，可能導緻場分布偏離理想狀态，影響聚焦性能。
與磁四極透鏡的區别
靜電四極透鏡依賴靜電力，適用于低能粒子束；而磁四極透鏡通過磁場作用，更適合高能粒子。兩者在粒子加速器中常配合使用以實現複雜束流控制。

總結來看，靜電四極透鏡通過靜電場調控粒子運動，其設計與分析涉及複雜的數學建模和工程優化，是帶電粒子光學系統中的關鍵組件之一。