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像差及景深与焦长材料研究方法

课程内容一电磁透镜的像差电磁透镜的景深与焦长二一、电磁透镜的像差像差（内因）几何像差：几何形状导致（外因）色差：电子束波长的稳定性决定1）

球差近远轴折射能力差异导致的像差球差像散像差导致像模糊，直接影响电磁透镜的分辨率（能分辨两物点间的最小距离），是分辨率达不到理论极限值（波长之半）的根本原因。如日立H800电镜，在加速电压为200kV时，电子束波长达0.00251nm，理论极限分辨率应为0.0012nm左右，实际点分辨率仅为0.45nm，两者相差数百倍。2）

像散-透镜因椭圆度造成的焦距差；-孔径半角。椭圆度是可以通过配置对称磁场基本消除的

3）

色差

Cc－色差系数；－能量变化率

能量变化率与加速电压的稳定性和电子穿过样品时发生的弹性散射有关，薄样品的弹性散射影响可以忽略，提高加速电压的稳定性可以有效地减小色差。透镜不圆，椭圆长短轴折射能力差异导致的像差电压不稳，电子能量不一导致的像差像差分析中，除了球差外，像散和色差均可通过适当的方法来减小甚至可基本消除，因此，球差成了像差中影响分辨率的控制因素。球差与孔径半角的三次方成正比，减小孔径半角可有效地减小球差，但是，孔径半角的减小却增加了埃利斑尺寸（衍射效应），降低透镜分辨率r0

，因而，孔径半角对透镜分辨率的影响具有双刃性。真空中n=1，仅有10－2～10－3rad，故sin。

即为电磁透镜的最佳孔径半角，用0表示，即：

最佳的孔径半角：电磁透镜的分辨率为：综合各种影响因素，电磁透镜的分辨率可统一表示为：其中：A－常数，一般为0.4～0.55。实际操作中，最佳孔径半角是通过选用不同孔径的光栏获得的。目前最高的电镜分辨率已达0.1nm左右。二、电磁透镜的景深与焦长1）

景深

是指像平面固定，保证像清晰的前提下，物平面沿光轴可前后移动的最大距离。

图6-10电磁透镜的景深与焦长景深焦长二、电磁透镜的景深与焦长由图6-10a的几何关系可得景深的计算公式为如果r0＝1nm、＝10-2～10-3rad时，Df＝200～2000nm，而透镜的样品厚度一般在200nm左右，可充分保证样品上各微处的结构细节均能清晰可见。2）

焦长

由图6-10b的几何关系得

二、电磁透镜的景深与焦长如果r0=1nm，＝10-2～10-3rad，M=200倍，则DL＝8～80mm；M=2000时，D

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