第八讲电子光学基础.pptVIP

* 三、综合分析与计算题 1、计算0.071nm(MoKα)和0.154nm(CuKα)的X射线的振动频率和能量。 2、多晶体（hkl）晶面的衍射积分强度为  式中， ，试说明各参数的物理意义，分析其对衍射强度的影响关系。 * 3．试从入射光束、样品形状、成相原理、衍射线记录、衍射花样、样品吸收与衍射强度（公式）、衍射装备及应用等方面比较衍射仪法与德拜的异同点。 4．X射线衍射物相定性分析的原理是什么？请说明多相混合物物相定性分析的步骤？ 5、试比较物相定量分析之内标法、外标法、K值法的优缺点？ * 6、电磁透镜的像差有哪几类？分别是怎样产生的? 如何来消除和减少像差? * 分别比较成像工具、折射面及表征参数。 * 注意，该公式只考虑了衍射效应的影响，像差的影响后面再讲。 * α可理解为物平面中心向透镜所张的孔径半角。 * 人眼的分辨率为0.1mm。 * 此处可举例，如用80KV电压加速的电子波为照明源，则光学系统可获多大分辨率。 * 1）简介聚焦原理：总之使电子作圆锥螺旋近轴运动。 * 2）简介电磁透镜结构：软磁铁壳，短线圈（螺线管），环形间隙，极靴。 * 回顾光学会聚透镜（凸透镜）的成像规律，并说明这些规律对电磁透镜同样适用。 * 就像玻璃透镜对不同波长的光具有不同的焦距。 * 当r=1nm，a=10-2rad，M=2000倍时，Di=80cm。 * 提示：主要为弹性散射电子。 * 产额：可理解为，单位时间内单位强度的电子束流在单位质量的样品中所激发的背散射电子数。 衬度：可理解为信号强度的相对差别。类似电视中的对比度。 * 所谓级联过程，指入射电子在试样内产生二次电子,所产生的二次电子还有足够的能量继续产生二次电子，如此继续下去，直到最后二次电子的能量很低，不足以维持此过程为止。 如一个20KeV的电子在硅中可产生约3000个二次电子，但并非所有二次电子都可逸出表面。 * 质量厚度：密度乘以厚度。 * 球差 球差：球面像差，是由于电磁透镜的近轴端和远轴端对电子的会聚能力不同引起的。 因此从一个物点散射的电子束经过具球差的磁透镜后物象并不会聚一点，而分别会聚于轴向的一定距离上，如图（2-9a）。无论像平面在什么位置，都不能得到清晰的像，而是一个散焦圆斑。在某一位置，可获得最小的散焦圆斑，称为球差最小散焦圆，其半径为： 球差是电子显微镜的最主要的像差之一。它往往决定显微镜的分辨本领。 * 减小球差的途径： 减小成像时的孔径角，可使球差明显减小。 * 2、像散 像散：是由于透镜磁场的非旋转对称而引起的像差。 主要是生产工艺、透镜污染，使透镜磁场不完全旋转对称，而只是近似的双对称场。这样产生在透镜的XZ、YZ两个对称面方向的焦距不同，使物象不能聚焦，形成弥散的椭圆斑，最小的弥散圆斑半径为a： 图（2-9c） 消除像散的途径：引入校正磁场，通常采用消像散器。 * 3、色差 色差：由于入射电子波的波长或能量不均一造成的。图（2-9b） 其效果与球差相似，在轴向距离范围内也存在一个最小的色差弥散圆斑，半径为 rC： Cc为透镜的色差系数，随激励磁电流增大而减小。 引起能量变化的主要原因为： 电子加速电压不稳定，引起照明电子束能量的波动。 电子与物质相互作用后，电子能量受到损失。 * 消除色差的途径： 1）稳定加速电压； 2）减薄样品。 * * 4. 电磁透镜的分辨率 是电磁透镜的最重要的性能指标，它受衍射效应、球差、色差和像散等因素的影响。电磁透镜的理论分辨本领为： 式中A为常数，0.4~0.5。电磁透镜的理论分辨本领为0.2nm。 * 五、电磁透镜的景深和焦长 电镜具有景深大、焦长长的特点。 所谓景深是指在不影响透镜成像分辨率的前提下，物平面可沿透镜移动的距离。如图所示: 当r=1nm，a=10-3~10-2 rad 时，Df约为200~ 2000nm，对于加速电压为100kV的电子显微镜，样品厚度一般控制在200nm以下，在透镜场深范围内，试样各部位都能聚焦成像。 * * 所谓焦长是指在不影响透镜成像分辨率的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离。焦长反应了观察屏或照相底板可在像平面上、下沿镜轴移动的距离。 * 第二节 电子与固体物质的相互作用 一、电子散射 当一束聚焦电子束沿一定方向射入试样时，在原子库仑电场作用下，入射电子方向改变，称为散射。原子对电子的散射可分为弹性散射和非弹性散射。在弹性散射过程中，电子只改变方向，而能量基本无损失。在非弹性散射过程中，电子不但改变方向，能量也有不同程度的减少，转