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场发射体静电学:特别侧重于现代高精度有限元建模的综述

介观与纳米尺度物理 2023-02-07 v1 加速器物理 应用物理 等离子体物理

摘要

这篇关于定量场发射体静电学的综述,涵盖了解析、数值和拟合公式方法,被认为是该领域的首篇此类综述。本综述主要涉及发射体以电子学理想方式工作且适用零电流静电学的情况。术语经过仔细描述且与极性无关;因此本综述适用于场电子发射体和场离子发射体。它也更普遍地适用于表现出“静电避雷针效应”的带电尖头电子导体,但其在一般电磁学文献中鲜有讨论。现代电子导体静电学是电子的化学热力学和统计力学的应用。本综述主要关注两种常见基本发射体形式的静电学:传统投影技术中使用的针状发射体;以及常用于大面积多发射体电子源建模的柱状发射体。在平面上柱体的背景下,我们详细考虑了单柱的静电学以及由静电退极化(通常称为“屏蔽”或“遮挡”)引起的两个相同柱体之间的相互作用。本综述的核心是讨论用于实现有效有限元法静电模拟的“最小域尺寸”方法,以及能够非常精确地估计无量纲场增强因子的变体(在存在解析比较的情况下,误差通常小于 0.001 %)。对于与所述静电情况、方法和结果相关的许多“相关考量”,给出了简要的大纲讨论和核心参考文献。本综述提出了场发射体静电学中许多可能对进一步研究和/或单独的微型综述有用的领域。

关键词

引用

@article{arxiv.2206.09296,
  title  = {Field emitter electrostatics: a review with special emphasis on modern high-precision finite-element modelling},
  author = {Thiago A. de Assis and Fernando F. Dall'Agnol and Richard G. Forbes},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2206.09296},
  year   = {2023}
}

备注

39 pages, 24 figures. Invited Review, submitted for refereeing