電子顯微鏡第一章電子光學(xué)基礎(chǔ)與電子透鏡課件

1第一章

電子光學(xué)基礎(chǔ)與電子透鏡2第一節(jié)電子光學(xué)基礎(chǔ)光的折射n1n2v1v2θ

γ

3光學(xué)透鏡成像ABB’A’FFL1L2f5加發(fā)散透鏡消除球差6平面B透鏡平面物P光軸平面A成像誤差像散7色差成像誤差9(1-1)電子的波動性及其波長

運(yùn)動的微觀粒子具有波動性，也就是說每一束勻速直線運(yùn)動的微觀粒子都與一個波相對應(yīng)，這個波的波長與粒子的運(yùn)動速度、粒子質(zhì)量m之間存在以下關(guān)系：10一個初速度為零的電子，在加速電壓U的作用下獲得的運(yùn)動速度為，根據(jù)能量守恒定律：(1-2)因此，11加速電壓比較低時，電子運(yùn)動速度比光速小得多，它的質(zhì)量近似等于電子靜止質(zhì)量，即：m=m0。由式（1-1)和式（1-2）整理得：（1-3）13在電子顯微鏡中，一般電子的加速電壓為幾十千伏，因此電子波長的計算，必須引入相對論校正。考慮電子運(yùn)動的相對論效應(yīng)，運(yùn)動電子的質(zhì)量為：（1-5）相應(yīng)電子的能量為：（1-6）14將(1-1)、(1-5)和(1-6)三個式子整理，得到：（1-7）把h、e、m0的值代入上式得到：（1-8）其中λ的單位為埃?，U單位為伏特。15表1-1電子波長(經(jīng)過相對論修正)加速電壓(kV)電子波長（?

）加速電壓(kV)電子波長（?

）123451020300.3880.2740.2240.1940.1730.1220.08590.06984050608010020050010000.06010.05360.04870.04180.03700.02510.01420.0068717電子在磁場中的運(yùn)動18第二節(jié)電子透鏡SI電子在軸對稱磁場中的運(yùn)動軌跡19

靜電透鏡

光學(xué)玻璃凸透鏡212223軟鐵線圈極靴dz

強(qiáng)磁透鏡構(gòu)造圖磁透鏡構(gòu)造25Oz帶鐵殼的帶極靴的透鏡O’26有極靴B（z）沒有極靴無鐵殼z磁感應(yīng)強(qiáng)度分布圖29第三節(jié)電子透鏡的缺陷和理論分辨距離30αP’P’’透鏡物P光軸球差最小散焦斑NM31最小散焦斑半徑球差還原到物平面上消除方法32理想像枕形畸變像桶形畸變像旋轉(zhuǎn)畸變像像畸變33像散平面BPA弱聚焦方向物P光軸PBfA平面A強(qiáng)聚焦方向34還原到物平面上像散最小散焦斑半徑電磁式消像散器NSNSSSNNSS消除方法36色差37最小散焦斑，還原到物平面上，半徑為電子束能量變化的原因消除方法色差38

在電子透鏡中，球差對分辨本領(lǐng)的影響最為重要，因為沒有一種簡便的方法使其矯正，而其它象差，可以通過一些方法消除。39電子透鏡的理論分辨本領(lǐng)衍射效應(yīng)確定的透鏡的分辨本領(lǐng)電鏡情況下球差確定的透鏡的分辨本領(lǐng)40電子透鏡的理論分辨本領(lǐng)考慮球差和衍射兩種效應(yīng)：相應(yīng)的最佳分辨本領(lǐng)：41目前通用的比較精確的理論分辨率公式和最佳孔徑角公式為：將各類電鏡缺陷的影響減至最小，電子透鏡的分辨本領(lǐng)比光學(xué)透鏡提高了一千倍左右。電子透鏡的理論分辨本領(lǐng)42RPQDfL1L2透鏡象平面2X2MX