电镜发展及电子光学基础.pptVIP

和光学透镜一样，具有物一像关系， 电磁透镜焦距大小： 电磁透镜 磁透镜成像： Ur：经相对论修正的加速电压， IN：激磁安.匝数，K：常数， 可以通过改变电流来改变焦距和倍率； * 当前第26页\共有75页\编于星期三\6点 1.3 电磁透镜的缺陷和理论分辨距离 分辨率是衡量透镜质量的最主要指标。 理论分辨率：?r0 ? ?/2, 电压200kV: ? = 0.00251nm, ?r0 = 0.0013nm； 实际分辨率：0.1～0.2nm why？ * 当前第27页\共有75页\编于星期三\6点 电磁透镜与光学透镜一样，除了衍射效应对分辨率的影响外，还有像差对分辨率的影响 像差 几何像差 色差 球差 像散 * 当前第28页\共有75页\编于星期三\6点 1） 球 差(Spherical aberration) 球差是由于电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的。 * 当前第29页\共有75页\编于星期三\6点 α P’ 象 P’’ 透镜 物 P 光轴 图1-5（a） 球差 * 当前第30页\共有75页\编于星期三\6点 远轴的电子通过透镜是折射得比近轴电子要厉害的多，以致两者不交在一点上，结果在象平面成了一个漫散圆斑， 为球差系数，最佳值是0.3 mm 。 为孔径角，透镜分辨本领随 增大而迅速变坏。 还原到物平面，则 * 当前第31页\共有75页\编于星期三\6点 2）像散（image disperse） 磁场不对称时，就出现象散。有的方向电子束的折射比别的方向强，如图1-5（b）所示，在A平面运行的电子束聚焦在Pa点，而在B平面运行的电子聚焦在Pb点，依次类推。 * 当前第32页\共有75页\编于星期三\6点 平面B PA 透镜平面 物 P 光轴 PB fA 平面A 图1-5（b）象散 强聚焦方向 弱聚焦方向 * 当前第33页\共有75页\编于星期三\6点 这样，圆形物点的象就变成了椭圆形的漫散圆斑，其平均半径为 还原到物平面 为象散引起的最大焦距差； * 当前第34页\共有75页\编于星期三\6点 透镜磁场不对称，可能是由于极靴被污染，或极靴的机械不对称性（内孔不圆，轴线错位），或极靴材料材质不均匀引起。 像散是可以消除的像差，可以引入一个强度 和方位可调的矫正磁场进行补偿 即用消象散器来校正。 像散产生原因及消除 * 当前第35页\共有75页\编于星期三\6点 3）色差(chromatic aberration) 电子的能量不同，从而波长不一 造成的，电子透镜的焦距随着电子 能量而改变，因此，能量不同的电 子束将沿不同的轨迹运动。 * 当前第36页\共有75页\编于星期三\6点 能量高的 电子轨迹 象1 透镜 物 P 光轴 图1-5（c） 色差 能量低的 电子轨迹 象2 最小散焦圆斑 * 当前第37页\共有75页\编于星期三\6点 产生的漫散圆斑还原到物平面，其半径为 是透镜的色差系数，大致等于其焦距， 是电子能量的变化率。 * 当前第38页\共有75页\编于星期三\6点 引起电子束能量变化的主要有两个原因： 一、电子的加速电压不稳定； 二、电子束照射到试样时，和试样相互作用， 一部分电子发生非弹性散射，致使电子的能 量发生变化。 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。 * 当前第39页\共有75页\编于星期三\6点 在电子透镜中，球差对分辨本领的影响最为重要，因为没有一种简便的方法使其矫正，而其它象差，可以通过一些方法消除 PAY ATTENTION * 当前第40页\共有75页\编于星期三\6点 衍射效应以外的影响因素： 1）、球差（不可消除）； 2）、像散（可消除）； 3）、色散（不可消除）； 磁透镜的分辨率（The resolution magnetic lens） * 当前第41页\共有75页\编于星期三\6点 衍射效应决定的分辨极限： 磁透镜的分辨率 可见，光阑尺寸过小，会使分辨本领变坏，这就是说， 光阑的最佳尺寸应该是球差和衍射两者所限定的值 球差决定分辨极限： * 当前第42页\共有75页\编于星期三\6点 * 当前第43页\共有75页\编于星期三\6点 目前，通用的较精确的理论分辨公式和最佳孔径角公式为