材料分析測(cè)試技術(shù)-部分課后答案(已修改)
2025-08-17 08:24 本頁(yè)面
【正文】 衍射儀9電子波有何特征？與可見(jiàn)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(zhǎng)取決于電子運(yùn)動(dòng)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(guò)相對(duì)論校正。電子波和光波異同：不同：不能通過(guò)玻璃透鏡會(huì)聚成像。但是軸對(duì)稱(chēng)的非均勻電場(chǎng)和磁場(chǎng)則可以讓電子束折射，從而產(chǎn)生電子束的會(huì)聚與發(fā)散，達(dá)到成像的目的。電子波的波長(zhǎng)較短，其波長(zhǎng)取決于電子運(yùn)動(dòng)的速度和質(zhì)量，電子波的波長(zhǎng)要比可見(jiàn)光小5個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，可見(jiàn)光為電磁波。相同：電子波與可見(jiàn)光都具有波粒二象性。9分析電磁透鏡對(duì)電子波的聚焦原理，說(shuō)明電磁透鏡的結(jié)構(gòu)對(duì)聚焦能力的影響。聚焦原理：電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不平行時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向垂直的力（洛侖茲力）使電子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。在一個(gè)電磁線圈中，當(dāng)電子沿線圈軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，電子不受力，以直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)線圈；當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)偏離軸線時(shí)，電子受磁場(chǎng)力的作用，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后會(huì)聚在軸線上的一點(diǎn)。電子運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓錐螺旋曲線。右圖短線圈磁場(chǎng)中的電子運(yùn)動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度可以有效地集中在狹縫周?chē)鷰缀撩椎姆秶鷥?nèi)；2） 電磁透鏡中為了增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，通常將線圈置于一個(gè)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(shí)線圈的磁力線都集中在殼內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度得以加強(qiáng)。狹縫的間隙越小，磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，對(duì)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?huì)聚能力不同而造成的；為了減少由于球差的存在而引起的散焦斑，可以通過(guò)減小球差系數(shù)和縮小成像時(shí)的孔徑半角來(lái)實(shí)現(xiàn) 像散是由透鏡磁場(chǎng)的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)而引起的；透鏡磁場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)，可能是由于極靴內(nèi)孔不圓、上下極靴的軸線錯(cuò)位、制作極靴的材料材質(zhì)不均勻以及極靴孔周?chē)植课廴镜仍驅(qū)е碌?。像散可通過(guò)引入一個(gè)強(qiáng)度和方向都可以調(diào)節(jié)的矯正電磁消像散器來(lái)矯正 色差是由于入射電子波長(zhǎng)（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(lái)有效減小色差。9說(shuō)明影響光學(xué)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(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)取決于照明光源的波長(zhǎng)；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(yīng)來(lái)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(yīng)Airy斑和球差散焦斑尺寸大小相等，表明兩者對(duì)透鏡分辨本領(lǐng)影響效果一樣。9電磁透鏡景深和焦長(zhǎng)主要受哪些因素影響？說(shuō)明電磁透鏡的景深大、焦長(zhǎng)長(zhǎng)，是什么因素影響的結(jié)果？假設(shè)電磁透鏡沒(méi)有像差，也沒(méi)有衍射Airy斑，即分辨率極高，此時(shí)它的景深和焦長(zhǎng)如何？景深受分辨本領(lǐng)和孔徑半角α的影響焦長(zhǎng)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(zhǎng)長(zhǎng)，是孔徑半角α影響的結(jié)果分辨率極高，景深和焦長(zhǎng)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(xué)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(xué)系統(tǒng)通常稱(chēng)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(yīng)滿(mǎn)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(mǎn)足明場(chǎng)和暗場(chǎng)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(diǎn)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(lái)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(qiáng)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(gè)弱激磁的長(zhǎng)焦距變倍透鏡，可在0
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