透镜聚焦原理

《透镜聚焦原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、１．电磁透镜的聚焦原理透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像的装置是电磁透镜。电磁透镜实质是一个通电的短线圈，它能造成一种轴对称的分布磁场。正电荷在磁场中运动时，受到磁场的作用力，即洛仑磁力。对正电荷在磁场中运动时受到磁场的作用力为：式中，q-运动正电荷     v-正电荷运动速度     b-正电荷所在位置磁感应强度，与磁场强度h的关系：b=mhf力的方向垂直于电荷运动速度和磁感应强度所决定的平面，按矢量叉积v´b的右手法则来确定。对电子而言，其带负电荷，f方向由b´v决定，其运动方式有如下几种情形：u     v//b，fe=

2、0,电子在磁场中不受磁场力，运动速度大小和方向不变；v     v┴b，fe=fmax，电子在与磁场垂直的平面内作匀速圆周运动；w     v与b成θ角，电子在磁场内作螺旋运动；x     在轴对称的磁场中，电子在磁场内作螺旋近轴运动。电磁透镜实质是一个通电的短线圈，它能造成一种轴对称的不均匀分布磁场。电磁透镜的聚焦原理如图所示。（a）磁力线上任一点的磁感应强度b可分解为平行于透镜主轴的分量bz和垂直于透镜主轴的分量br；（b）电子所受的切向力ft和径向力fr;（c）电子作圆锥螺旋近轴运动；（d）电子束通过磁透镜的聚焦示意图；（e）

3、光学玻璃凸透镜对平行于轴线入射的平行光的聚焦原理示意图。2．电磁透镜的结构简单说，电磁透镜实质是一个通电的短线圈，它能造成一种轴对称的分布磁场。实际上的电磁透镜要求磁场集中，在结构设计上必须考虑。1)带有软磁铁壳的磁透镜如图2所示，导线外围的磁力线都在铁壳中通过，由于在铁壳内侧开一环状狭缝，从而可以减小磁场的广延度，使大量磁力线集中在狭缝附近的狭小区域，增强磁场强度。其磁场的等磁位面的形状类似于光学透镜的形状。2)     带有极靴的磁透镜为了进一步缩小磁场的轴向宽度，在环状间隙两边加上一对顶端呈圆锥状的极靴，其目的就是将电磁线圈的

4、磁场在轴向的广延度降低，可达到3mm范围。其结构如图所示。极靴由高导磁材料制成。裸线圈、带铁壳和极靴后透镜磁感应强度分布见图（c）3．电磁透镜的光学性质1）电磁透镜物距、像距和焦距三者间的关系与光学玻璃透镜相似，满足u-物距；v-像距；f-焦距放大倍数m2）电磁透镜的焦距可用下式近似计算r—透镜半径；a—与透镜结构有关的比例常数；v0—电子加速电压3）电磁透镜具有磁转角因为电子束在电子透镜磁场中的运动是圆锥螺旋近轴运动。1.2电磁透镜的分辨率已知光学衍射确定的分辩率为 (n=1.5,α=70-75°)但实际电镜的分辨率远远达不到上述

5、指标，为什么呢？这是因为电磁透镜存在着像差.