电子显微镜.ppt

电子显微镜
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第一章 电子显微镜基本原理
电子显微分析
1 电子显微镜的发展简史
2 电子波的波长
3 电磁透镜
4 电磁透镜的缺陷
5 电磁透镜的景深和焦长
6 电子显微镜的构成
7子运动的速度，c为光速。
波长与电压的计算公式应校正为
＝/[U(1+×10-6U)]1/2
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
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2 电子波的波长（3）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
加速电压与电子波长的关系如下表所示：
可见，只要能使加速电压提高到一定值就可得到很短的电子波。正是这一原因，用高压加速电子就成为近代电镜的最重要特点，用这样的电子波作为照明源就可显著提高显微镜的分辨本领。问题是能否制造出使电子波聚焦成像的透镜。
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3 电磁透镜（1）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
光学显微镜是利用玻璃透镜使可见光聚焦成像的。
电子和可见光不同，它是一带电粒子，不能凭借光学透镜会聚成像。
电子显微镜可以利用电场或磁场使电子束聚焦成像，其中用静电场成像的透镜称为静电透镜，用电磁场成像的称为电磁透镜。
由于静电透镜从性能上不如电磁透镜，所以在目前研制的电子显微镜中大都采用电磁透镜。
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3 电磁透镜（2）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
电子在磁场中的运动：
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3 电磁透镜（3）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
运动电子在磁场中受到Lorentz力作用，其表达式为：
式中：e-运动电子电荷；
v-电子运动速度矢量；
B-磁感应强度矢量；
F-洛仑兹力 。
显然，F的方向垂直于矢量v和B所决定的平面，力的方向可由右手法则确定。
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3 电磁透镜（4）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
（1）v∥B，则F=0，电子不受磁场力作用，其运动速度的大小及方向不变；
（2）若v⊥B，即只改变运动方向，不改变运动速度，从而使电子在垂直于磁力线方向的平面上做匀速圆周运动。
（3）若v与B既不垂直也不平行，而成一定夹角，则其运动轨迹为螺旋线。
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3 电磁透镜（5）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
如图是一常用的电磁透镜剖面图。磁力线围绕短线圈呈环状。
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3 电磁透镜（6）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
以上表明电磁透镜与光学玻璃凸透镜具有相似的聚焦性质。
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4 电磁透镜的缺陷（1）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
电子波波长很短，在100KV的加速电压下，Å，用这样短波长的电子波做显微镜的照明源，根据Δγ0=/（nsinα）计算，Å左右，然而到目前为止，电镜的最佳分辨率仍停留在1-2Å的水平，这是因为电磁透镜存在球差，像散及色差等各种缺陷----像差。
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4 电磁透镜的缺陷（2）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
（1）球差
球差是由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电子会聚能力不同而造成的。
远轴电子通过透镜时被折射得比近轴电子要厉害得多，因而有同一物点散射的电子经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑。
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4 电磁透镜的缺陷（3）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
（2）像散
像散是由于透镜的磁场轴向不对称所引起的一种像差。磁场不同方向对电子的折射能力不一样，电子经透镜后形成界面为椭圆状的光束，是圆形物点的像变成了一个漫射圆斑。
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4 电磁透镜的缺陷（4）
电子显微分析 第一章 电子显微镜基本原理
（3）色差
色差是由于成像电子的能量或波长不同而引起的一种像差。能量大的电子在距透镜中心比较远的地点聚焦，而能量较低的电子在距透镜中心比较近的地点聚焦。结果使得由同一物点散射的具有不同能量的电子经透镜后不再会聚于一点，而是