电子显微镜 第一章 电子光学基础与电子透镜ppt课件

1、第一章电子光学根底与电子透镜第一节 电子光学根底光的折射光的折射n1n2v1v2 光学透镜成像光学透镜成像ABBAFFL1L2f12111fLL球差球差成像误差加发散透镜消除球差平面B透镜平面物P光轴平面A成像误差像散色差成像误差聚焦和景深mvh(1-1)电子的动摇性及其波长 运动的微观粒子具有动摇性，也就是说每一运动的微观粒子具有动摇性，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，这个波的波长应，这个波的波长与粒子的运动速度与粒子的运动速度、粒 子 质 量粒 子 质 量 m m 之 间 存 在 以 下 关 系之 间 存 在 以 下 关 系：一个

2、初速度为零的电子，在加速电压一个初速度为零的电子，在加速电压U U的作用下获得的作用下获得的运动速度为的运动速度为，根据能量守恒定律：，根据能量守恒定律：221mveU (1-2)因此，因此，meUv2加速电压比较低时，电子运动速度比光速小得多，它的质量近似等于电加速电压比较低时，电子运动速度比光速小得多，它的质量近似等于电子静止质量，即：子静止质量，即：m=m0m=m0。由式。由式1-1)1-1)和式和式1-21-2整理得：整理得：Uemh021-3把把 h=6.62 h=6.6210-34 J.s, e=1.6010-34 J.s, e=1.6010-19 C, 10-19 C, m0=9

3、.11m0=9.1110-31 kg10-31 kg数值代入，式数值代入，式1-31-3可以可以简化为：简化为：U150 或者或者U25.12(1-4)推导上述式子的前提条件是：推导上述式子的前提条件是：cc，所以，所以它仅仅适用于加速电压比较低的情况下。它仅仅适用于加速电压比较低的情况下。在电子显微镜中，普通电子的加速电压为几在电子显微镜中，普通电子的加速电压为几十千伏，因此电子波长的计算，必需引入相十千伏，因此电子波长的计算，必需引入相对论校正。思索电子运动的相对论效应，运对论校正。思索电子运动的相对论效应，运动电子的质量为：动电子的质量为：201cmm1-5相应电子的能量为：相应电子的能

4、量为：202cmmceUE1-6将将(1-1)(1-1)、(1-5)(1-5)和和(1-6)(1-6)三个式子整理，得到：三个式子整理，得到：)21 (220cmeUUemho1-7把把h h、e e、m0m0的值代入上式得到：的值代入上式得到：UU6109788. 0125.121-8其中其中 的单位为埃的单位为埃 ，U U单位为伏特。单位为伏特。表1-1 电子波长(经过相对论修正)加速电压加速电压(kV)(kV)电子波长电子波长（ ）加速电压加速电压(kV)(kV)电子波长电子波长（ ）123451020300.3880.2740.2240.1940.1730.1220.08590.069

5、84050608010020050010000.06010.05360.04870.04180.03700.02510.01420.00687U1U2v1v2 vt1vt2电场中等电位面与光学系统中两介质界面起着一样的作用。电子在静电场中的运动电子在磁场中的运动第二节 电子透镜SI电子在轴对称磁场中的运动轨迹电子在轴对称磁场中的运动轨迹 静电透镜静电透镜 光学玻璃凸透镜光学玻璃凸透镜聚焦原理磁 透 镜软铁线圈极靴dz 强磁透镜构造图磁透镜构造Oz带铁壳的带极靴的透镜O有极靴Bz没有极靴无铁壳z磁感应强度分布图122112fLffLfLfLLM磁透镜的光学性质12111fLL2)(INUKfr电

6、磁透镜和光学透镜的比较静电透镜和磁透镜的比较第三节 电子透镜的缺陷和实际分辨间隔PP透镜物P光轴球 差最小散焦斑最小散焦斑NM最小散焦斑半径最小散焦斑半径球 差3,sMsMCr复原到物平面上复原到物平面上3,sMssCMrr消除方法消除方法理想像理想像枕形畸变像枕形畸变像桶形畸变像桶形畸变像旋转畸变像旋转畸变像像像 畸畸 变变像像 散散平面BPA弱聚焦方向物P光轴PBfA 平面A强聚焦方向AMAfMrAAfr 复原到物平面上复原到物平面上像像 散散最小散焦斑半径最小散焦斑半径电磁式消像散器电磁式消像散器NSNSSSNNSS消除方法消除方法色色 差差EECrcc最小散焦斑，复原到物平面上，半径为

7、最小散焦斑，复原到物平面上，半径为电子束能量变化的缘由电子束能量变化的缘由消除方法消除方法色色 差差 在电子透镜中，球差对分辨身手的影响最为重要，由于没有一种简便的方法使其矫正，而其它象差，可以经过一些方法消除。电子透镜的实际分辨身手sin.nd衍射效应确定的透镜的分辨身手 .d电镜情况下n球差确定的透镜的分辨身手3ssCr 电子透镜的实际分辨身手思索球差和衍射两种效应：思索球差和衍射两种效应：41361.0sssCCdr最佳相应的最正确分辨身手：相应的最正确分辨身手：4143sCd最小目前通用的比较准确的实际分辨率公式和最正目前通用的比较准确的实际分辨率公式和最正确孔径角公式为：确孔径角公式为：4/14/14/14/34 . 143. 0ssCaCd最佳最小将各类电镜缺陷的影响减至最小，电子透镜的分辨身手比光学透镜提高了一千倍左右。电子透镜的实际分辨身手RPQDfL1L2透镜透镜象平象平面面2X2MXL1L2D12d2d最小最小MMP1屏屏透