半导体检测技术 第二章——电子光学基础.pdfVIP

第二章 电子光学基础 第二章电子光学基础 【教学内容】  电子波与电磁透镜  电磁透镜的像差与分辨率  电磁透镜的景深和焦长 第二章电子光学基础 【重点掌握内容】  了解电子波和电磁透镜相关概念；  掌握光学显微镜的分辨率极限；  熟悉电磁透镜的像差及分辨率；  了解电磁透镜的景深和焦长； 【教学难点】 电子透镜的聚焦原理 3 第二章电子光学基础 第一节 电子波与电磁透镜 一、光学显微镜的分辨率极限 分辨率：是指成像物体(试样)上能分辨出来的两个物点间 的最小距离。 1 光学显微镜的分辨率为： Δr ≈ λ （λ为照明光源的波长） 2 光学显微镜的分辨本领取决于照明光源的波长。在可见光 波长范围，光学显微镜分辨本领的极限为200nm 。因此， 要提高显微镜的分辨本领，关键是要有波长短，又能聚焦 成像的照明光源。 第二章电子光学基础 1924年德布罗意(De Brolie)发现电子波的波长比 可见光短十万倍。又过了两年，布施(Busch)指出 轴对称非均匀磁场能使电子波聚焦。 在此基础上，1933年鲁斯卡 (Rushka)等设计并制造出世界 上第一台透射电子显微镜。 恩斯特.鲁斯卡（德国）， 1986年诺奖获得者 第二章电子光学基础 二、电子波的波长特性 电子波:电子显微镜的照明光源。 电子波的波长取决于电子运动的速度和质量，即： h h——普朗克常量 λ ≈ m—— 电子质量 mv v—— 电子的速度 电子的速度和加速电压U的关系： 1 2 2eU mv ≈ eU v = e—— 电子所带电荷 2 m h 由上两式得电子波的波长： λ = 2emU 第二章电子光学基础 如果电子速度降低，则它的质量和静止质量相近， 即m≈m0 ； 如果加速电压很高，使得电子具有极高的速度， 则必须经过相对论校正，此时： m 0 m = 2 v  c——光速