8电子光学基础解读.ppt

* 8 .3 电磁透镜的景深和焦长 电磁透镜分辨本领大，景深大，焦长长。 场深是指在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。 焦深是指在保持象清晰的前提下，象平面沿镜轴可移动的距离，或者说观察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离。 电子透镜所以有这种特点，是由于所用的孔径角非常小的缘故。这种特点在电子显微镜的应用和结构设计上具有重大意义。 * 8 .3 电磁透镜的景深和焦长 在X≤r 的条件下，景深： 如 r=1nm，α=10-3~10-2 弧度时，Df 大约是 200～2000nm，这就是说，厚度小于2000 nm的试样，其间所有细节都可调焦成象。由于电子透镜景深大，电子透镜广泛应用在断口观察上。 * 8 .3 电磁透镜的景深和焦长 由图可以看出， 由于 所以 这里的M是总放大倍数。可见，焦长是很大的。 例如， ， 时，DL＝80cm。因此，当用倾斜观察屏观察象时，以及当照相底片不位于观察屏同一象平面时，所拍照的象依然是清晰的。 * 8.4 电子束与固体样品相互作用 入射电子与样品相互作用 * 8.4 电子束与固体样品相互作用 背散射电子（backscattering electron）是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。 背散射电子的产生范围在1000 ?到1?m深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加。 利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。 * 8.4 电子束与固体样品相互作用 二次电子（secondary electron）是指被入射电子轰击出来的核外电子。 它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。 由于它发自试样表面层，入射电子还没有较多次散射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积没多大区别。所以二次电子的分辨率较高，一般可达到50-100 ?。 8 电子光学基础 * * 8 电子光学基础 电子波与电磁透镜 电磁透镜的像差和分辨本领 电磁透镜的景深和焦长 电子束与固体样品相互作用 * 8 电子光学基础 电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。 * 8 电子光学基础 观察微小物体的历史，是从放大镜开始的，然后进入显微镜时代。当光学显微镜达到了分辨本领的极限时，为了达到满足人们观察微观世界的渴望时，促成了电子显微镜的发明。 光学显微镜的构思是：直接观察物体放大后的像，以代替用放大镜观察物体本身。因此需要有两块透镜组合起来。 最小分辨距离计算公式 其中 ——最小分辨距离 ——波长 ——透镜周围的折射率 ——透镜对物点张角的一半， 称为数值孔径，用 N.A 表示 * 8 电子光学基础 图（a）点O1 、 O2 形成两个Airy斑；图（b）是强度分布 由于光的衍射，使得由物平面内的点O1 、 O2 在象平面形成B1 、 B2圆斑（Airy斑）。若O1 、 O2靠的太近，过分重叠，图象就模糊不清。 * 8 电子光学基础 图（c）两个Airy斑 明显可分辨出。 图（d）两个Airy斑 刚好可分辨出。 图（e）两个Airy斑 分辨不出。 对于光学显微镜，N.A的值均小于1，油浸透镜也只有1.5—1.6，而可见光的波长有限，因此，光学显微镜的分辨本领不能进一步提高。 * 8 电子光学基础 埃贝等从理论证明：光学显微镜分辨本领界限的决定因素是——光线的波长，因为光学显微镜是利用光线来看物体的，为了要看到物体，物体的尺寸必须大于光的波长，这就是光学显微镜所以会有极限的原因，也称为光的衍射效应的影响，是无法克服的极限，这个极限在200微米左右。 有效放大率=人眼分辨本领值/显微镜分辨本领值 提高透镜的分辨本领：增大数值孔径是困难的和有限的，唯有寻找比可见光波长更短的光线才能解决这个问题！！！ * 8 电子光学基础 比可见光波长更短的电磁波有： 1）紫外线 —— 会被物体强烈的吸收； 2）X 射线 —— 无法使其会聚 ； 3）电子波 根据德布罗意物质波的假设，即电子具有微粒性，也具有波动性。电子波 h —— Plank 常数 ， m ——