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晶体的极射赤面投影 多晶体织构分析 材料中晶粒取向趋于一定方向的聚集现象，称为择优取向或织构。通过衍射强度的异常现象来推断多晶体择优取向分布形式和程度的大小。 第九章 电子光学基础 目的：掌握电磁透镜的特性。 要求：掌握电磁透镜的特性。 重点、难点：理解电子的波长，电磁透镜的结构。掌握电磁透镜的分辨本领、像差、景深和焦长。 思考题： 影响电磁透镜分辨本领的关键因素？如何提高分辨本领？ 电子波有何特征？与可见光有何异同？ 电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响？说明景深大、焦长长，是什么因素影响的结果？ 电子显微镜的发展 1924年德布罗意提出微观粒子的波粒两重性原理，并计算出电子的波长比可见光的短得多。 1926年Busch建立了几何电子光学理论。 1934年Knoll和Ruska发明了电子显微镜。52年后的1986年与1981年发明的扫描隧道显微镜共同获得了诺贝尔奖。 1939年西门子推出了世界上第一台商品电子显微镜，1949年推出第二种型号。 1965年第一批商品化的扫描电子显微镜在英国问世。 我国情况：1958年生产了第一台透射电子显微镜，1975年生产了第一台扫描电子显微镜。 主要内容 9.1 电子波与电磁透镜 9.2 电磁透镜的像差与分辨本领 9.3 电磁透镜的景深和焦长 9.1 电子波与电磁透镜 一、光学显微镜的分辨率极限 分辨本领是指成像物体上能分辨出来的两个物点间的最小距离。光学显微镜的分辨极限2000?。 比可见光波长更短的有： 1）紫外线 —— 会被物体强烈的吸收； 2）X 射线 —— 无法使其会聚 ； 1924年德布罗意发现电子的波长比可见光短十万倍，1926年布施指出轴对称非均匀磁场能使电子聚焦，1933年鲁斯卡设计并制造出世界上第一台透射电子显微镜。 二、电子波的波长 电子的波长取决于电子运动的速度和质量。 电子透镜 1）电子可以凭借轴对称的非均匀电场、磁场的力，使其会聚或发散，从而达到成象的目的。 由静电场制成的透镜—— 静电透镜 由磁场制成的透镜 —— 磁透镜 目前，应用较多的是磁透镜，我们只是分析磁透镜是如何工作的。 磁透镜结构剖面图 三、电磁透镜 用磁场使电子束聚焦的装置是电磁透镜。磁场作用力使电子向趋向于向主轴靠近。电子作圆锥螺旋近轴运动。一束平行于主轴的入射电子束通过电磁透镜时将被聚焦在轴线上一点，即焦点 带有铁壳的电磁透镜 导线外围的磁力线都在铁壳中通过，在软磁壳的内侧开一道环状的狭缝，减小磁场扩散，使大量磁力线集中在缝隙附近的狭小区域，增强磁场强度。为进一步缩小轴向宽度，还可以接出一对顶端成圆锥状的极靴。 电磁透镜的焦距总是正的，改变激磁电流，电磁透镜的焦距和放大倍数将发生相应变化，因此电磁透镜是一种变焦距或变倍率的会聚透镜。 9.2 电磁透镜的像差与分辨本领 一、像差 二、分辨本领 一、像差 两类：几何像差和色差 1、几何像差是由于透镜磁场几何形状上的缺陷造成的，主要指球差和像散。 2、色差：由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变造成的。 （一）球差 （二）象散 （三）色差 （一）球差 球面像差，由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的。离开透镜主轴较远的电子比主轴附近的电子被折射程度大。当物点通过透镜成像时，电子就不会聚焦到同一焦点上，从而形成一个散焦斑。若像平面在远轴电子的焦点和近轴电子的焦点之间做水平移动，可以得到一个最小的散焦斑，半径为Rs，折算到物镜平面上为Δ rs ，是由于球差造成的散焦斑半径，即物平面上两点距离小于2Δ rs ，则透镜不能分辨，像平面上得到的是一个点。 小孔径角成像，可使球差明显减小 （二）象散 由于透镜磁场的非旋转对称而引起的。 极靴内孔不圆、上下极靴的轴线错位，材质不均匀、污染产生磁场椭圆度。透镜磁场的非旋转性对称，会在不同方向上的聚焦能力出现差别，结果使成像物点通过透镜不能在像平面上得到的聚焦成一点。聚焦最好时得到一个最小的散焦斑RA，折算到物平面上形成一个半径为ΔrA的圆斑。 引入校正磁场补偿—消像散器。 （三）色差 由于入射点波长（或能量）的非单一性所造成。稳定加速电压 二、分辨率 电磁透镜分辨率由衍射效应和球面像差来决定。 1、衍射效应对分辨本领的影响 Δr0—试样上能分辨出来的两个物点间的最小距离； N—介质的相对折射系数； α—物镜的孔径半角； 孔径角越小，透镜的分辨本领越高。因此选用适当的孔径角 2、象差对分辨本领的影响 球差、像散、色差的影响，试样上的光点在像平面上均扩展成散焦斑。各散焦斑半径折算回物体后得到的Δrs、ΔrA Δrc是由于球差、像散、色差所限定的分辨率。 因电磁透镜是会聚透镜，至今没有找到校正球差行之有效的方法。所以球差是限制电磁透