電子學(xué)基礎(chǔ)ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 18:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 像散：是 電磁透鏡非旋轉(zhuǎn)對稱 引起的 像差 ，它是由下列幾種原因引起的： ①極靴材料不均勻 ②機(jī)械加工精度差 ③電子束路徑污染 ? 一般用 消像散器 來消除像散， 像散嚴(yán)重 時(shí)則需要清洗電鏡 ，甚至 更換極靴 。 像散散焦斑半徑 可以表示為： rA=(ΔfAα)/2 Δf: 電透鏡磁場非旋轉(zhuǎn)對稱性產(chǎn)生的焦差， α:為透鏡的半孔徑角。 見圖 （ C） （ 4）衍射像差 ? 衍射像差 : 是一種 波動(dòng)光學(xué)像差 ，增大 電磁透鏡的半孔徑角 就可以 減小這種像差 ， 但會(huì)引起 球差的增大 。只有綜合兩方面選擇 最佳孔徑角 。 電磁透鏡的 分辨本領(lǐng) ? 分辨本領(lǐng) ：取決于 透鏡的像差 和 衍射效應(yīng) 所產(chǎn)生的 散焦斑 (或稱埃利斑 )尺寸 的 大小 。 ? 光學(xué)顯微鏡在 最佳情況下 ， 分辨本領(lǐng) 可達(dá)到 照明光光波長的二分之一 。 ? 電子束波長 比 可見光波長小五個(gè)數(shù)量級 。 如果電磁透鏡像差（特別是球差）能得到較好的矯正。 ? 那么它的分辨本領(lǐng)理應(yīng)達(dá)到照明波的半波長 .002nm極限值 . ? （按加速電壓 80100kv計(jì)算）。 ? 由于至今還沒有找到一種 矯正球差 的 有效的辦法 ，故采用 盡可能小的孔徑角成像 。 ? 但隨著 孔徑角的減小 ，雖然 球差散焦斑半徑 顯著地 減小 了，但 衍射引起的埃利斑半徑 卻增大了，制造具有 大孔徑角 、 低球差 、 高分辨率 的 電磁透鏡有一定的難度 。 ? 利用 小孔徑角的電磁透鏡 成像，只能達(dá)到 。 比極限值 100倍左右。 電磁透鏡的 景深 和 焦長 ? 由于電子顯微鏡利用 小孔徑角成像 ，所以電磁透鏡具有一些 重要的特點(diǎn) ，即 景深很大 ， 焦長很長 。 （ 1） 景深 樣品都具有 一定的厚度 ，當(dāng) 電磁透鏡 的 焦距 ，像距一定 時(shí)，只有 樣品表面 與透鏡的 理想物平面相重合 時(shí)， 透鏡像平面 上才獲得 理想圖像 。 ? 而 偏離理想平面 的 物點(diǎn) 都在一定程度上失焦，它們在 像平面上將 產(chǎn)生一個(gè)具有 一定尺寸 的 失焦圓斑 。 (圖 ) ? 如果 失焦圓斑尺寸小于 由 像差和衍射效應(yīng)造成的散焦斑 ，那么對透鏡像的 分辨本領(lǐng)并不產(chǎn)生影響 ， 反之失焦 起 主要作用 。 ? 因此，透鏡的景深（ Df）可以定義為：透鏡的 物平面 允許的 軸向偏差值 。 它與 電磁透鏡分辨本領(lǐng) Δr0， 孔徑半角 α之間的關(guān)系為： ? Df = 2Δr0/tgα≈ 2Δr0/α ? 從上式可以看出，電磁透鏡孔徑半角 α越小，景深越大。 ? 一般的磁透鏡 α= 102103弧度， Df = (2002022) Δr0. ? 若 Δr0 = 1nm, Df = 200 2022nm, 這樣可以得到清晰的樣品圖像。 (2)焦長 ? 當(dāng)透鏡 焦距和物距一定 時(shí)， 像平面在一定軸向距離內(nèi)移動(dòng) 也會(huì)引起 失焦 。 ? 如果 失焦尺寸小于透鏡像差和衍射引起的散焦斑大小，那么這種 軸向移動(dòng) 對 分辨率不會(huì)產(chǎn)生影響 。 ? 反之則由 失焦斑尺寸 決定 分辨率 。 這種 像平面允許的軸向差定義為透鏡的焦長（ DL）如圖 ? DL與分辨本領(lǐng) Δr0及 像點(diǎn) 所張的 孔徑半角 β之間的關(guān)系為： DL = 2(Δr0M)/tgβ≈2(Δr0M)/β 因?yàn)?β=α/M，所以 DL = 2 (Δr0/α) M2（ M:為透鏡的放大倍數(shù)） ? 當(dāng) 電磁透鏡放大倍數(shù) 和 分辨本領(lǐng) 一定時(shí)，即 (Δr0和 M一定時(shí) )，焦長 DL隨 孔徑半角 α減小而增長 。 若 Δr0 = 1nm,α=102弧度； M=200倍時(shí)， DL = 8 X 106nm = 8mm ?
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