Математическое моделирование эмиссионных характеристик полевого электронного катода в растровом электронном микроскопе в условиях исследования биообразцов

Мамаева, С.Н.; Егоров, Н.В.; Яковлев, Б.В.; Павлов, А.Н.; Николаева, Н.А.; Максимов, Г.В.

Авторы: Мамаева С.Н., Егоров Н.В., Яковлев Б.В., Павлов А.Н., Николаева Н.А., Максимов Г.В.
Журнал: Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова
Том: 21
Номер: 1
Год издания: 2024
Издательство: Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова
Местоположение издательства: Якутск
Первая страница: 70
Последняя страница: 80
Аннотация: В настоящее время интенсивно развивается применение электронных микроскопов в медицине, в том числе сканирующих электронных микроскопов (СЭМ), разработанных для решения огромного количества проблем в различных областях с широким диапазоном ускоряющих электроны напряжений, энергии электронных пучков. Разработка СЭМ с определён- ными эмиссионными характеристиками, с диапазоном более низких энергий пучков для исследования биообразцов является актуальной задачей, т. к. модификация СЭМ для решения задач, например, в медицине, позволило бы получать более качественные изображения биообразцов в диагностике и наблюдении эффективности терапии. Для разработки новых СЭМ с определёнными характеристиками предлагается проведение менее затратных исследований с помощью численных методов на основе математических моделей процессов в электронно- оптических системах СЭМ. В связи с этим в данной работе ставится задача определения размера и формы пучка, основных эмиссионных характеристик полевого электронного катода (ПЭК) СЭМ, находящегося под воздействием возбуждающего электронную эмиссию электрического поля и внешнего продольного магнитного поля путем исследования движения крайнего электрона пучка с учетом влияния пространственного заряда электронов пучка, внешнего магнитного поля. В модели ПЭК аппроксимируется параболоидом вращения, вводится понятие граничного«крайнего» электрона, траекторией которого определяются форма и размер пучка. Задача расчета эмиссионных характеристик вдоль траектории крайнего электрона ПЭК решается с помощью математической модели, включающей следующие уравнения: движения «крайнего» электрона, Максвелла вне и внутри пучка, непрерывности плотности тока, уравнения Фаулера-Нордгейма. В итоге получена система из 18 обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, численный расчет которых с помощью метода Рунге-Кутта 4 порядка позволяет получить эмиссионные характеристики ПЭК. В результате предполагается целесообразность модификации СЭМ для более эффективного применения в области медицины с учетом все более широкого применения их в диагностике заболеваний и возможного улучшения качества изображений за счет разработки ПЭК СЭМ с более подходящими характеристиками.Ключевые слова: сканирующий электронный микроскоп, полевый электронный катод, полевая электронная эмиссия, математическое моделирование, эмиссионные характеристики, крайний электрон, уравнение Фаулера–Нордгейма, исследование биообразцов, обыкновенные дифференциальные уравнения первого порядка, численный метод Рунге-Кутта 4 порядка.Для цитирования: Мамаева С. Н., Егоров Н. В., Яковлев Б. В., Павлов А. Н., Николаева Н. А., Максимов Г. В. Математическое моделирование эмиссионных характеристик полевого электронного катода в растровом электронном микроскопе в условиях исследования биообразцов. Вестник СВФУ. 2024, Т. 21, №1. С. 70–80. DOI: 10.25587/2222-5404-2024-21-1-70-80
Добавил в систему: Максимов Георгий Владимирович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ИСТИНА ИНХС РАН
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ИСТИНА ИНХС РАН

Прикрепленные файлы