yh电子光学基础ppt课件.ppt

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1、借助于材料测试技术，有助于我们了解分析材料（例如：纳米材料）的微观结构与宏观性能的关系，指导新型材料的合成、制备、形貌控制和表征、性能改善，是对材料科学进行研究必不可少的手段。第二篇材料电子显微分析1.透射电子显微镜（TEM）形貌观察和晶相结构分析2.扫描电子显微镜（SEM）表面形貌表征3.电子探针（WDS,EDS）微区成分分析4.俄歇电子能谱（AES）表面化学成分分析5.场离子显微镜（FIM）原子表面的直接成像6.扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM）样品表面高分辨形貌分析7.X射线光电子能谱（XPS）表面元素价态分析第八章电子光学基础第一节电子波与

2、电磁透镜第二节电磁透镜的像差与分辨率第三节电磁透镜的景深和焦长一、光学显微镜的分辨率极限1590年，荷兰的詹森父子(HansandzachriasJanssen)制造出第一台原始的、放大倍数约为20倍的显微镜。1610年，意大利物理学家伽利略(Galileo)制造了具有物镜、目镜及镜筒的复式显微镜。1665年，英国物理学家罗伯特·胡克(RobertHooke)用左下图这台复式显微镜观察软木塞时发现了小的蜂房状结构，称为“细胞”，由此引起了细胞研究的热潮。1684年，荷兰物理学家惠更斯(Huygens)设计并制造出双透镜目镜－惠更斯目镜，是现代多种目镜的（左）16

3、65年R.Hoock用来发现细胞的光学显微镜，(右)1848年的显微镜原型。这时的光学显微镜已初具现代显微镜的基本结构。现代光学显微镜在显微镜的发展史中，贡献最为卓著的是德国的物理学家、数学家和光学大师恩斯特·阿贝(ErnstAbbe)。他提出了显微镜的完善理论，阐明了成像原理、数值孔径等问题，在1870年发表了有关放大理论的重要文章。两年后，又发明了油浸物镜，并在光学玻璃、显微镜的设计和改进等方向取得了光辉的业绩。放大40倍的新月藻、硅藻和水棉放大200倍的昆虫后腿1、光学显微镜的成像原理在光学中，由实际光线会聚而成，且能在光屏上呈现的像称为实像；由光线的反向

4、延长线会聚而成，且不能在光屏上呈现的像称为虚像。“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”规律1：当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用：照相机、摄像机。规律2：当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。规律3：当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用：投影仪、幻灯机、电影放映机。规律5：当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，

5、像比物大，物像同侧。规律4：当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。十九世纪末，施特拉顿（Stratton）做了一个著名的实验。他设计了一种能将视像倒转180°的眼镜。戴上后，外界的一切事物都颠倒了。开始，他非常不适应这种情景，视觉和触觉、动觉之间发生了矛盾，用手触摸物体、在空间行动都发生了困难。如想拿上面的东西，手却伸向下方；想拿左面的东西，手却伸向右方；写字时也不能依靠视觉而只能靠触觉和记忆来写。这种异常的体验，还使人感到头痛和恶心。但是过8天以后，视觉逐渐与触摸觉、动觉协调起来，他不再感到外部是一个颠倒的世界了，能够比较完善地适应新的空间关系，周围

6、的景象看起来正常了，也能行动自如。但是摘掉眼镜后，又重新经历了适应空间环境的过程。光学显微镜是根据凸透镜的成像原理，要经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜（凸透镜1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间，根据物理学的原理，成的应该是放大的倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧，根据光学原理，第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在同一侧。因此第二次成的像应该在目镜（凸透镜2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像，第二次成的像是一个放大的正立的虚像。如果相对实物说的话，

7、应该是倒立的放大的虚像。分辨本领：成像物体（试样）上能分辨出来的两个物点间的最小距离。光学显微镜分辨本领的理论极限为：一般取：2、光学显微镜的分辨本领对于可见光，其波长范围为390－760nm因此根据上式光学显微镜的分辨本领极限：200nm为什么光学显微镜会有分辨极限？衍射效应：透镜各部分折射到像平面上的像点及其周围区域的光波相互发生干涉作用、产生衍射的现象。(在像平面上一个点形成一个中心最亮、周围带有明暗相间同心圆环的斑点，即埃利斑)。当两个光斑强度峰间的强度谷值比强度峰值低19％，这个强度反差对人眼来说是刚有所感觉。分辨两个埃利斑像的判据是：两个埃利斑中心间

8、距等于第一暗环半径。如何