材料分析測試技術(shù)-部分課后答案(已修改)
2025-08-17 08:24 本頁面
【正文】 衍射儀9電子波有何特征？與可見光有何異同？答：電子波特征：電子波屬于物質(zhì)波。電子波的波長取決于電子運動的速度和質(zhì)量，若電子速度較低，則它的質(zhì)量和靜止質(zhì)量相似；若電子速度具有極高，則必須經(jīng)過相對論校正。電子波和光波異同：不同：不能通過玻璃透鏡會聚成像。但是軸對稱的非均勻電場和磁場則可以讓電子束折射，從而產(chǎn)生電子束的會聚與發(fā)散，達到成像的目的。電子波的波長較短，其波長取決于電子運動的速度和質(zhì)量，電子波的波長要比可見光小5個數(shù)量級。另外，可見光為電磁波。相同：電子波與可見光都具有波粒二象性。9分析電磁透鏡對電子波的聚焦原理，說明電磁透鏡的結(jié)構(gòu)對聚焦能力的影響。聚焦原理：電子在磁場中運動，當電子運動方向與磁感應強度方向不平行時，將產(chǎn)生一個與運動方向垂直的力（洛侖茲力）使電子運動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在一個電磁線圈中，當電子沿線圈軸線運動時，電子運動方向與磁感應強度方向一致，電子不受力，以直線運動通過線圈；當電子運動偏離軸線時，電子受磁場力的作用，運動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后會聚在軸線上的一點。電子運動的軌跡是一個圓錐螺旋曲線。右圖短線圈磁場中的電子運動顯示了電磁透鏡聚焦成像的基本原理：結(jié)構(gòu)的影響：1） 增加極靴后的磁線圈內(nèi)的磁場強度可以有效地集中在狹縫周圍幾毫米的范圍內(nèi)；2） 電磁透鏡中為了增強磁感應強度，通常將線圈置于一個由軟磁材料（純鐵或低碳鋼）制成的具有內(nèi)環(huán)形間隙的殼子里，此時線圈的磁力線都集中在殼內(nèi)，磁感應強度得以加強。狹縫的間隙越小，磁場強度越強，對電子的折射能力越大。3） 改變激磁電流可以方便地改變電磁透鏡的焦距9電磁透鏡的像差是怎樣產(chǎn)生的，如何消除和減少像差？像差有幾何像差（球差、像散等）和色差球差是由于電磁透鏡的中心區(qū)域和邊沿區(qū)域?qū)﹄娮拥臅勰芰Σ煌斐傻?；為了減少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通過減小球差系數(shù)和縮小成像時的孔徑半角來實現(xiàn) 像散是由透鏡磁場的非旋轉(zhuǎn)對稱而引起的；透鏡磁場不對稱，可能是由于極靴內(nèi)孔不圓、上下極靴的軸線錯位、制作極靴的材料材質(zhì)不均勻以及極靴孔周圍局部污染等原因?qū)е碌?。像散可通過引入一個強度和方向都可以調(diào)節(jié)的矯正電磁消像散器來矯正 色差是由于入射電子波長（或能量）不同造成的；使用薄試樣和小孔徑光闌將散射角大的非彈性散射電子擋掉，也可以采取穩(wěn)定加速電壓的方法來有效減小色差。9說明影響光學顯微鏡和電磁透鏡分辨率的關(guān)鍵因素是什么？如何提高電磁透鏡分辨率？光學顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于照明光源的波長；球差是限制電磁透鏡分辨本領(lǐng)的主要因素；孔徑半角α減小，球差減小，但從衍射效應來看，α減小使變大，分辨本領(lǐng)下降，關(guān)鍵是電磁透鏡確定電磁透鏡的最佳孔徑半角，使衍射效應Airy斑和球差散焦斑尺寸大小相等，表明兩者對透鏡分辨本領(lǐng)影響效果一樣。9電磁透鏡景深和焦長主要受哪些因素影響？說明電磁透鏡的景深大、焦長長，是什么因素影響的結(jié)果？假設電磁透鏡沒有像差，也沒有衍射Airy斑，即分辨率極高，此時它的景深和焦長如何？景深受分辨本領(lǐng)和孔徑半角α的影響焦長受分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)和孔徑半角的影響電磁透鏡景深大、焦長長，是孔徑半角α影響的結(jié)果分辨率極高，景深和焦長將減?。ㄚ呌?）101透射電鏡主要有幾大系統(tǒng)構(gòu)成？各系統(tǒng)之間關(guān)系如何？ 答：透射電鏡由電子光學系統(tǒng)、電源與控制系統(tǒng)及真空系統(tǒng)三部分組成。其中電子光學系統(tǒng)通常稱鏡筒，是透射電鏡的核心，它分為三部分，即照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察記錄系統(tǒng)。102 照明系統(tǒng)的作用是什么？它應滿足什么要求？ 照明系統(tǒng)的作用是提供一束亮度高、照明孔徑角小、平行度好、束流穩(wěn)定的照明源。為滿足明場和暗場成像需要，照明束可在2—3度范圍內(nèi)傾斜。103成像系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其特點是什么？ 成像系統(tǒng)主要是由物鏡、中間鏡和投影鏡組成。 物鏡是用來形成第一副高分辨率電子顯微圖像或電子衍射花樣的透鏡。透射電子顯微鏡分辨本領(lǐng)的高低主要取決于物鏡，通常采用強激磁、短焦距的物鏡，使像差減小，提高物鏡的分辨本領(lǐng)。中間鏡是一個弱激磁的長焦距變倍透鏡，可在0
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