电子光学基础.ppt

*（1）v∥B，则F=0，电子不受磁场力作用，其运动速度的大小及方向不变；（2）若v⊥B，即只改变运动方向，不改变运动速度，从而使电子在垂直于磁力线方向的平面上做匀速圆周运动。（3）若v与B既不垂直也不平行，而成一定夹角，则其运动轨迹为螺旋线。第28页，共63页，星期日，2025年，2月5日*如何使运动的电子在磁场中会聚？轴对称的磁场第29页，共63页，星期日，2025年，2月5日*电磁透镜聚焦原理示意图1ab第30页，共63页，星期日，2025年，2月5日*电磁透镜聚焦原理示意图2c第31页，共63页，星期日，2025年，2月5日*玻璃凸透镜聚焦电磁透镜聚焦原理示意图3d第32页，共63页，星期日，2025年，2月5日* 与光学透镜相似，电磁透镜的物距、像距和焦距三者之间的关系式及放大倍数为： 1/f=1/L1+1/L2M=L2/L1M=f/(L1-f)f－焦距；L1－物距；L2－像距;M－放大倍数 第33页，共63页，星期日，2025年，2月5日*电磁透镜的焦距可由下式近似计算 f=K[Ur/（IN)2] K－常数； Ur－经相对论校正的电子的加速电压； （IN)－电磁透镜激磁安匝数(励磁强度，为电流强度I和线圈匝数N之积）。第34页，共63页，星期日，2025年，2月5日*无论激磁方向如何，激磁焦距总是正的。改变激磁电流，电磁透镜的焦距和放大倍数将发生相应改变。电磁透镜是一种变焦距或变倍率的会聚透镜，这是它有别于光学玻璃凸透镜的一个特点。第35页，共63页，星期日，2025年，2月5日*带有软磁壳的电磁透镜示意图极靴组件分解磁感应强度分布图实际应用中的电磁透镜示意图第36页，共63页，星期日，2025年，2月5日*（2）电磁透镜的缺陷电子波波长很短，在100KV的加速电压下，电子波波长为0.037?，用这样短波长的电子波做显微镜的照明源，根据Δr0=1/2λ显微镜的最小分辨率可达0.02?左右。 然而到目前为止，电镜的最佳分辨率仍停留在1-2?的水平。Why？第37页，共63页，星期日，2025年，2月5日*像差分成两类，即几何像差和色差。几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的，几何像差主要指球差和像散色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的。原因：电磁透镜存在像差第38页，共63页，星期日，2025年，2月5日*a、球差（球面像差）球差是由于电磁透镜中心区域和边缘区域磁场强度的差异，从而造成对电子会聚能力不同而造成的。远轴电子通过透镜时被折射得比近轴电子要厉害得多，因而由同一物点散射的电子经过透镜后不交在一点上，而是在透镜像平面上变成了一个漫射圆斑。最小散焦斑第39页，共63页，星期日，2025年，2月5日*b.像散像散是由于透镜的磁场轴向不对称所引起的一种像差。磁场不同方向对电子的折射能力不一样，电子经透镜后形成界面为椭圆状的光束，使圆形物点的像变成了一个漫射圆斑。第40页，共63页，星期日，2025年，2月5日*C、色差色差是由于成像电子的能量或波长不同而引起的一种像差。能量大的电子在距透镜中心比较远的地点聚焦，而能量较低的电子在距透镜中心比较近的地点聚焦。结果使得由同一物点散射的具有不同能量的电子经透镜后不再会聚于一点，而是在像面上形成一漫射圆斑。第41页，共63页，星期日，2025年，2月5日*由于上述像差的存在，虽然电子波长只有光波长的十万分之一左右，但尚不能使电磁透镜的分辨率提高十万倍。第42页，共63页，星期日，2025年，2月5日*(3)电磁透镜的景深和焦长a.景深透镜的景深是指在保持像清晰的前提下，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）。 换言之，在景深范围内，样品位置的变化并不影响物像的清晰度。第43页，共63页，星期日，2025年，2月5日* 从原理上讲，当透镜的焦距一定时，物距和像距的值是确定的，这时只有一层样品平面与透镜的理想物平面相重合。 为什么还存在景深？第44页，共63页，星期日，2025年，2月5日* 偏离理想物平面的特点都存在一定程度的失焦，它们在透镜的像平面上将产生一个具有一定尺寸的失焦圆斑。如果失焦圆斑的尺寸不超过由衍射效应和像差引起的散焦斑，则不会影响电镜的分辨率。因为衍射和像差的存在第45页，共63页，星期日，2025年，2月5日关于电子光学基础第1页，共63页，星期日，2025年，2月5日