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第一章　电子束的产生装置——电子枪1

1.1　引言1

1.2　弱流电子枪1

1.2.1　基本结构1

1.2.2　作用原理4

1.2.3　发射系统的调制特性及其性能参数4

1.3　强流电子枪9

1.3.1　强流电子枪基本结构9

1.3.2　平行电子注皮尔斯枪10

1.3.3　球形皮尔斯枪12

1.4.1　弱流层流枪16

1.4　一些特殊性能的电子枪16

1.3.4　圆柱形皮尔斯枪16

1.4.2　低能枪17

1.4.3　场发射枪18

第二章　离子束的产生装置——离子源20

2.1　引言20

2.2　离子源的基本概念和主要特性参量20

2.2.1　离子源的分类20

2.2.2　离子源的基本概念和主要特性参量21

2.2.3　离子源的性能参数25

2.2.4　离子源的基本结构30

2.2.5　离子源的引出系统34

2.3　热阴极大电流离子源38

2.2.6　离子源的附加设备38

2.3.1　考夫曼型离子源的结构39

2.3.2　热阴极潘宁离子源43

2.3.3　霍尔效应（Hall-effect）型离子源45

2.4　冷阴极离子源47

2.5　高频放电离子源（简称RF离子源）48

2.6　等离子体阴极离子源（双等离子体离子源）50

2.7　微波阴极离子源52

2.7.1　ECR离子源52

2.7.2　非共振微波离子源55

2.8.1　电子束离子源56

2.8　电子束激励离子源56

2.8.2　束—等离子体离子源（BPIS）57

2.9　液态金属离子源61

2.9.1　场蒸发机理模型62

2.9.2　场蒸发及场电离64

2.9.3　液态金属离子源中的亮度64

2.9.4　小结66

2.10　金属蒸发真空电弧（MVVA）离子源66

2.10.1　基本结构及运行原理67

2.10.2　荷电态离子的分布68

2.10.3　磁场的影响68

3.2　倍压加速技术69

第三章　高能量电子束和离子束技术69

3.1　引言69

3.3　绝缘磁芯变压器71

3.4　高频高压发生器71

3.5　强脉冲电子束发生器72

3.6　电子感应加速技术73

3.6.1　带电粒子在电、磁场中的运动73

3.6.2　轨道的曲率半径74

3.6.3　回旋频率75

3.6.4　感应加速原理75

3.7　谐振加速方法76

3.7.1　谐振加速原理76

3.7.3　加速间隙宽度对有效加速电压的影响78

3.7.2　离子轨道的形状78

3.7.4　相移现象79

3.7.5　电磁聚焦79

3.8　直线加速83

3.8.1　在直线加速中的加速电场的形式84

3.8.2　慢波结构中的电磁场分布86

3.8.3　慢波结构中加速间隙的加速作用88

3.9　直线加速器中的相运动88

3.9.1　自动稳相过程88

3.9.2　相运动方程90

3.11　小结92

3.9.3　相运动方程的分析92

3.10　粒子的横向运动92

第四章　电子束和离子束技术中的电源技术94

4.1　引言94

4.2　直流稳压电源94

4.2.1　开关电源的技术指标94

4.2.2　开关电源的基本电路95

4.2.3　晶体管开关型直流稳压电源103

4.2.4　可控硅直流稳压电源106

4.2.5　稳压电源中的过载保护107

4.3　逆变型高压直流稳压电源113

4.3.1 晶体管逆变器型直流稳压电源114

4.3.2　稳压控制回路120

4.3.3　功率晶体管驱动电路和设计122

4.3.4　功率MOSFET场效应晶体管125

4.3.5　可控硅逆变器型直流稳压电源130

4.4　磁透镜和磁偏转用的直流稳流电源131

4.4.1　直流稳流电源的基本结构131

4.4.2　直流稳流电源的性能参数132

4.5　电子束和离子束设备中的偏转和扫描技术133

4.5.1　扫描电源133

4.5.2　扫描稳流源138

5.1　引言141

5.1.1　电子束曝光技术的分类141

第五章　电子束和离子束曝光技术141

5.1.2　离子束曝光技术概述142

5.2　电子束扫描曝光技术142

5.2.1　电子枪143

5.2.2　聚焦系统143

5.2.3　偏转系统146

5.2.4　电子光学柱体149

5.2.5　图形扫描技术151

5.3　电子束投影曝光技术152

5.3.1　电子束缩小投影曝光152

5.3.2　电子束原尺寸投影曝光153

5.5.1　离子束扫描曝光系统的构成156

5.5　离子束扫描曝光技术156

5.4　电子束曝光的特点156

5.6　离子束投影曝光技术160

5.6.1　缩小投影曝光系统160

5.6.2　原尺寸投影曝光系统160

5.7　离子束曝光技术的特点162

5.7.1　离子束曝光的特点162

5.7.2　离子束曝光目前存在的问题164

第六章　离子束刻蚀技术165

6.1　离子束刻蚀的原理165

6.1.1　高能离子与固体表面的相互作用165

6.1.2　固体表面溅射166

6.2.2　溅射刻蚀172

6.2　离子束刻蚀工艺172

6.2.1　等离子体化学刻蚀172

6.2.3　反应离子刻蚀173

6.3　离子束刻蚀173

6.3.1　氩离子束刻蚀173

6.3.2　离子束加强刻蚀174

6.3.3　反应气体离子束刻蚀175

6.4　离子束刻蚀的特点176

6.5　离子束刻蚀的应用176

6.5.1　半导体器件和大规模集成电路的图形刻蚀176

6.5.2　磁泡存储器件的制造176

6.5.5　器件制备177

6.5.6　电镜试样制备177

6.5.4　晶体的削薄加工177

6.5.3　晶体管的引线177

6.5.7　表面分析试样制备178

6.5.8　医疗器械178

6.6　离子束刻蚀装置178

第七章　电子束离子束显微分析技术在微电子技术领域中的应用178

7.1　引言179

7.1.1 用于对样品的表面形貌和物体结构组成进行观察的仪器179

7.1.2　用于对样品的成分和结构进行分析的仪器179

7.1.3　微细加工类179

7.2.1　背散射电子180

7.2　电子和离子与固体相互作用产生的多种带电粒子180

7.2.2　二次电子182

7.2.3　吸收电子182

7.2.4　透射电子182

7.2.5　电子束感生电流182

7.2.6　阴极荧光183

7.2.7　特征X射线183

7.2.8　俄歇电子183

7.3　供观察用的带电粒子的信息成像机理183

7.3.1　二次电子成像184

7.3.5　电子通道花样189

7.3.4　透射电子成像189

7.3.3　吸收电子成像189

7.3.2　背散射电子成像189

7.3.6　电荷收集成像（电子束感应电流EBIC成像）190

7.3.7　磁成像或磁衬度193

7.4　供分析用的带电粒子的信息198

7.4.1　特征X射线的应用198

7.4.2　俄歇电子的应用199

7.4.3　二次溅射离子的应用202

7.4.4　阴极发光的应用202

第八章　扫描隧道显微镜（STM）技术及其应用205

8.1　概论205

8.2　STM及其微细加工改性技术的发展及现状205

8.2.1　各种物质表面结构的特性分析和研究206

8.2.2　扫描探针表面改性与微细加工技术208

8.3　STM的隧道电流理论212

8.4　反馈系统214

8.5　反馈系统的稳态误差和响应216

8.6　隔振理论和隔振系统222

8.7　STM系统的设计制作和调试229

8.7.1　针尖229

8.7.2　扫描器230

8.7.3　微位移驱动器（爬行器）231

8.7.4　电流放大器233

8.7.5　反馈放大电路235

8.7.8　计算机接口板和数据采集236

8.7.6　扫描控制电路236

8.7.7　爬行器控制电路236

8.7.9　干扰和噪声的抑制237

8.7.10　反馈振荡的控制239

8.7.11 热漂移和压电滞后作用控制239

8.8 图像处理与三维图形显示239

8.8.1　图像数据的量化和存储240

8.8.2　图像的伪颜色处理240

8.8.3　图像的直方图处理241

8.8.4　图形的三维显示245

8.9　小结248