电子显微镜 第一章 电子光学基础与电子透镜.ppt

* 最小散焦斑半径 球 差 还原到物平面上 消除方法 * 理想像 枕形畸变像 桶形畸变像 旋转畸变像 像 畸 变 * 像 散 平面B PA 弱聚焦方向 物 P 光轴 PB fA 平面A 强聚焦方向 * 还原到物平面上 像 散 最小散焦斑半径 电磁式消像散器 N S N S S S N N S S 消除方法 * 色 差 * 最小散焦斑，还原到物平面上，半径为 电子束能量变化的原因 消除方法 色 差 * 在电子透镜中，球差对分辨本领的影响最为重要，因为没有一种简便的方法使其矫正，而其它象差，可以通过一些方法消除。 * 电子透镜的理论分辨本领 衍射效应确定的透镜的分辨本领 电镜情况下 球差确定的透镜的分辨本领 * 电子透镜的理论分辨本领 考虑球差和衍射两种效应： 相应的最佳分辨本领： * 目前通用的比较精确的理论分辨率公式和最佳孔径角公式为： 将各类电镜缺陷的影响减至最小，电子透镜的分辨本领比光学透镜提高了一千倍左右。 电子透镜的理论分辨本领 * R P Q Df L1 L2 透镜 象平面 2X 2MX α L1 L2 D1 2d最小M P1 屏 透镜 α α1 场深示意图 焦深示意图 第五节 电子透镜的场深和焦深 * 焦深关系式 场深关系式 * * 第一章电子光学基础与电子透镜 * 第一节 电子光学基础 光的折射 n1 n2 v1 v2 θ γ * 光学透镜成像 A B B’ A’ F F L1 L2 f * 球差 成像误差 * 加发散透镜消除球差 * 平面B 透镜平面 物 P 光轴 平面A 成像误差 像散 * 色差 成像误差 * 聚焦和景深 * (1-1) 电子的波动性及其波长 运动的微观粒子具有波动性，也就是说每一束匀速直线运动的微观粒子都与一个波相对应，这个波的波长?与粒子的运动速度?、粒子质量m之间存在以下关系?： * 一个初速度为零的电子，在加速电压U的作用下获得的运动速度为?，根据能量守恒定律： (1-2) 因此， * 加速电压比较低时，电子运动速度比光速小得多，它的质量近似等于电子静止质量，即：m=m0。由式（1-1)和式（1-2）整理得： （1-3） * 把 h=6.62?10-34 J.s, e=1.60?10-19 C, m0=9.11?10-31 kg数值代入，式（1-3）可以简化为： 或者 (1-4) 推导上述式子的前提条件是：υc，所以它仅仅适用于加速电压比较低的情况下。 * 在电子显微镜中，一般电子的加速电压为几十千伏，因此电子波长的计算，必须引入相对论校正。考虑电子运动的相对论效应，运动电子的质量为： （1-5） 相应电子的能量为： （1-6） * 将(1-1)、(1-5)和(1-6)三个式子整理，得到： （1-7） 把h、e、m0的值代入上式得到： （1-8） 其中λ的单位为埃?，U单位为伏特。 * 表1-1 电子波长(经过相对论修正) 加速电压(kV) 电子波长（ ? ） 加速电压(kV) 电子波长（ ? ） 1 2 3 4 5 10 20 30 0.388 0.274 0.224 0.194 0.173 0.122 0.0859 0.0698 40 50 60 80 100 200 500 1000 0.0601 0.0536 0.0487 0.0418 0.0370 0.0251 0.0142 0.00687 * U1 U2 v1 v2 θ γ vt1 vt2 电场中等电位面与光学系统中两介质界面起着相同的作用。 电子在静电场中的运动 * 电子在磁场中的运动 * 第二节 电子透镜 S I 电子在轴对称磁场中的运动轨迹 * 静电透镜 光学玻璃凸透镜 * 聚焦原理 磁 透 镜 * * * 软铁 线圈 极靴 d z 强磁透镜构造图 磁透镜构造 * * O z 带铁壳的带极靴的透镜 O’ * 有极靴 B（z） 没有极靴 无铁壳 z 磁感应强度分布图 * 磁透镜的光学性质 * 电磁透镜和光学透镜的比较 静电透镜和磁透镜的比较 * 第三节 电子透镜的缺陷和理论分辨距离 * α P’ P’’ 透镜 物 P 光轴 球 差 最小散焦斑 N M *