电子显微镜第一章电子光学基础与电子透镜

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1、1第一章电子光学基础与电子透镜2第一节电子光学基础光的折射n1n2v1v2θγ3光学透镜成像ABB’A’FFL1L2f4球差成像误差5加发散透镜消除球差6平面B透镜平面物P光轴平面A成像误差像散7色差成像误差8聚焦和景深9(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：10一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，11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

2、电子静止质量，即：m=m0。由式（1-1)和式（1-2）整理得：（1-3）12把h=6.6210-34J.s,e=1.6010-19C,m0=9.1110-31kg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：υ<

3、到：（1-8）其中λ的单位为埃Å，U单位为伏特。15表1-1电子波长(经过相对论修正)加速电压(kV)电子波长（Å）加速电压(kV)电子波长（Å）123451020300.3880.2740.2240.1940.1730.1220.08590.06984050608010020050010000.06010.05360.04870.04180.03700.02510.01420.0068716U1U2v1v2θγvt1vt2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17电子在磁场中的运动18第二节电子透镜SI电子在轴对称磁场中的

4、运动轨迹19静电透镜光学玻璃凸透镜20聚焦原理磁透镜212223软铁线圈极靴dz强磁透镜构造图磁透镜构造2425Oz带铁壳的带极靴的透镜O’26有极靴B（z）没有极靴无铁壳z磁感应强度分布图27磁透镜的光学性质28电磁透镜和光学透镜的比较静电透镜和磁透镜的比较29第三节电子透镜的缺陷和理论分辨距离30αP’P’’透镜物P光轴球差最小散焦斑NM31最小散焦斑半径球差还原到物平面上消除方法32理想像枕形畸变像桶形畸变像旋转畸变像像畸变33像散平面BPA弱聚焦方向物P光轴PBfA平面A强聚焦方向34还原到物平面上像散最小散焦斑半径电磁式消像散器NSNSSSNNSS

5、消除方法36色差37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38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。39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40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：41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42RPQDfL1L2透镜象平面2X2MXαL1L

6、2D12d最小MP1屏透镜αα1场深示意图焦深示意图第五节电子透镜的场深和焦深43焦深关系式场深关系式