第3节 电子光学基础幻灯片.pptVIP

电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列。 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 利用紫外线　　　强烈地吸收 X射线　　　　　没有办法使其聚焦 1.4.1 电子在磁场中的运动 1.4.1 电子在磁场中的运动 1.4.1 电子在磁场中的运动 1.4.1 电子在磁场中的运动 1.4.1 电子在磁场中的运动 1.4.1 电子在磁场中的运动 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 解决方法 使用薄试样和小孔径光阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉，将有助于减小色散。 色差 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 像散：像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起。 如果电磁透镜在制造过程中已经存在固有的像散，则可以通过引入一个强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿，这个能产生矫正磁场的装置称为消像散器。 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 电磁透镜的分辨本领除受λ影响外，还受衍射效应、球差、色差、轴上像散等因素的影响。其中以衍射效应和球差是最主要的， 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 衍射效应对分辨本领的影响： Rayleigh公式：  Δr0 ：成像物体上能分辨出来的两个物点间的 最小距离，表示透镜分辨本领的大小。λ： 波长; n ： 介质的相对折射系数α: 透镜的孔径半角 只考虑衍射效应时，在照明光源和介质一定的条件下，孔径半角越大，透镜的分辨本领越高。 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 衍射效应对分辨本领的影响： Rayleigh公式： 例：电磁透镜的孔径半角的典型值仅为10-2-10-3rad。如果加速电压为100kV，孔径半角为10-2rad，那么分辨本领为： d0 = 0.61×3.7×10-3/10-2 = 0.225 nm 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 像差对分辨本领的影响： 由于球差、像散和色差的影响，物体上的光点在像平面上均会扩展成散焦斑，个散焦斑的半径也就影响了透镜的分辨本领 。 仅考虑衍射效应和球差时，电磁透镜的理论分辨本领为  A为常数，为0.4~0.5 Cs 透镜的球差系数 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 公式说明，虽然电子波长仅为可见光波长的十万分之一，但是电磁透镜的本领并没有提高十万倍。这主要是受像差，尤其是球差的限制。 和光学显微镜相比，分辨率从提高了1000倍， 电磁透镜的理论分辨本领为 0.2nm。 随高压电子束（500~3000KV）做照明源及用低球差透镜，理论上可达 0.1nm。 第一节 电子光学基础 1.1 光学显微镜的局限性 1.2 电子的波性以及波长 1.3 电子在静电场中的运动和电子透镜 1.4 电子在磁场中的运动和磁透镜 1.5 电磁透镜的像差和理论分辨本领 1.6 电磁透镜的场深和焦深 电磁透镜的两个重要特征： 第一个是 分辨率高 第二个是 场深（景深）大，焦深长。 1.6 电磁透镜的场深和焦深 场深或景深是指在保持象清晰的前提下，试样在物平面上下沿镜轴可移动的距离，或者说试样超越物平面所允许的厚度。 1.6 电磁透镜的场深和焦深 1.6.1 场深或者景深  当透镜焦距、物距一定时，像平面在一定的轴向距离内移动，也会引起失焦。如果失焦尺寸不超过由衍射效应和像差引起的散焦斑，那么像平面在一定的轴向距离内移动，对透镜像分辨率并不产生影响。 1.6 电磁透镜的场深和焦深 如 埃， 弧度时， 大约是1400埃，这就是说，厚度小于1400埃的试样，其间所有细节都可调焦成象。 1.6 电磁透镜的场深和焦深 场深的关系可以从图推导出来。在 的条件下，场深 由于电子透镜场深大（200~2000nm），故对加速电压为 100KV的电镜，样品厚度一般控制在 200nm 以下，在透镜场深范围内，试样各种位均能调焦成像。 是指在保持象清晰的前提下，象平面沿镜轴可移动的距离，或者说观察屏或照相底版沿镜轴所允许的移动距离。 1.6 电磁透镜的场深和焦深 1.6.2 焦深  从原理上讲，当透镜焦距、像距一定时，只有一层样品平面与透镜的理想物平面重合，能在透镜像平面上获得该层平面的理想图象，而偏离理想物平面的物点都存在一定程度的失焦，他们在透镜像平面上将产生具有一定尺寸