材料分析測試技術(shù)chapter5透射電鏡的結(jié)構(gòu)-文庫吧資料
2025-04-19 22:35本頁面
【正文】 0 ??? nr300 4 ???sC?410 ?????????sC??43410 ?sCr ??景深 ? 電磁透鏡餓景深是指當(dāng)成像時(shí)，像平面不動(dòng)（像距不變），在滿足成像清晰的前提下，物平面沿軸線前后可移動(dòng)的距離 ? 當(dāng)物點(diǎn)位于 O處時(shí)，電子通過透鏡在 Oˊ 處會(huì)聚。因此電鏡設(shè)計(jì)中必須兼顧兩者。 EECrcC???? ?衍射效應(yīng)的分辨率和球差造成的分辨率 ? 比較式（ 52）和（ 510），可以發(fā)現(xiàn)孔徑半角 α 對衍射效應(yīng)的分辨率和球差造成的分辨率的影響是相反的。同樣將RC折算到物平面上，得到半徑為 Δr C的圓斑。 ?AA fr ???三、色差 ? 色差是由于成像電子的能量不同或變化，從而在透鏡磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡不同以致不能聚焦在一點(diǎn)而形成的像差。 ? 將 RA折算到物平面上得到一個(gè)半徑為 Δr A的漫散圓斑，用 Δr A表示像散的大小，其計(jì)算公式為： ? ? （ 511） ? 像散是可以消除的像差，可以通過引入一個(gè)強(qiáng)度和方位可調(diào)的矯正磁場來進(jìn)行補(bǔ)償。 341 ?sS Cr ??二、像散 ? 像散是由透鏡磁場的非旋轉(zhuǎn)對稱引起的像差。 ? 原來的物點(diǎn)是一個(gè)幾何點(diǎn)，由于球差的影響現(xiàn)在變成了半徑為 Δr S的漫散圓斑。電磁透鏡的像差包括球差、像散和色差。 ? 什么原因?qū)е逻@樣的結(jié)果呢？原來電磁透鏡也和光學(xué)透鏡一樣，除了衍射效應(yīng)對分辨率的影響外，還有像差對分辨率的影響。對于電磁透鏡來說，目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到分辨率是波長的一半。而且電磁透鏡的焦距總是正值，這意味著電磁透鏡不存在凹透鏡，只是凸透鏡。電磁透鏡焦距 f常用的近似公式為： ? （ 59） ? 式中是 K常數(shù)， Ur是經(jīng)相對論校正的電子加速電壓，（ IN）是電磁透鏡的激磁安匝數(shù)。 電磁線圈與極靴 ? 電磁透鏡成像 ? 光學(xué)透鏡成像時(shí)，物距 L像距 L2和焦距 f三者之間滿足如下關(guān)系： ? （ 58） ? 電磁透鏡成像時(shí)也可以應(yīng)用式（ 58）。為了使線圈內(nèi)的磁場強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，可以在電磁線圈內(nèi)加上一對磁性材料的錐形環(huán)（如圖 55所示），這一裝置稱為極靴。 電磁透鏡 ? 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)。 電磁透鏡 ? 短線圈磁場中的電子運(yùn)動(dòng)顯示了電磁透鏡聚焦成像的基本原理。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)通過線圈；當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)偏離軸線時(shí)，電子受磁場力的作用，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)。 電磁透鏡 ? 電子在磁場中運(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)。這樣就構(gòu)成了一個(gè)最簡單的靜電透鏡。 靜電透鏡 ? 當(dāng)電子在電場中運(yùn)動(dòng)，由于電場力的作用，電子會(huì)發(fā)生折射。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(huì)聚與發(fā)散，達(dá)到成像的目的。電子波的波長取決于電子運(yùn)動(dòng)的速度和質(zhì)量，即 ? （ 54） ? 式中， h為普郎克常數(shù) ： h= ；m為電子質(zhì)量； v為電子運(yùn)動(dòng)速度，它和加速電壓 U之間存在如下關(guān)系： ? 即 （ 55） ? 式中 e為電子所帶電荷， e= 1019C。 電子波長 ? 根據(jù)德布羅意 （ de Broglie） 的觀點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)的電子除了具有粒子性外，還具有波動(dòng)性。 ? 除了電磁波譜外，在物質(zhì)波中，電子波不僅具有短波長，而且存在使之發(fā)生折射聚焦的物質(zhì)。但是，迄今為止還沒有找到能使 X射線改變方向、發(fā)生折射和聚焦成象的物質(zhì)，也就是說還沒有 X射線的透鏡存在。但是大多數(shù)物質(zhì)都強(qiáng)烈地吸收紫外光，因此紫外光難以作為照明光源。 如何提高顯微鏡的分辨率 ? 根據(jù)式（ 53），要想提高顯微鏡的分辨率，關(guān)鍵是降低照明光源的波長。 ? 光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)可以做的更高，但是，高出的部分對提高分辨率沒有貢獻(xiàn)，僅僅是讓人眼觀察更舒服而已。這個(gè)放大倍數(shù)稱之為有效放大倍數(shù)。 ? 一般地人眼的分辨本領(lǐng)是大約 ，光學(xué)顯微鏡的最大分辨率大約是 。半波長是光學(xué)顯微鏡分辨率的理論極限。由式 51得： ? 即 （ 52） ? 對于光學(xué)透鏡，當(dāng) n?sinα 做到最大時(shí)（ n≈ ， α≈70 75176。因此通常以 Airy斑的第一暗環(huán)的半徑來衡量其大小。 透鏡分辨率 ? 測量結(jié)果表明 Airy斑的強(qiáng)度大約 84%集中在中心亮斑上，其余分布在周圍的亮環(huán)上。一個(gè)理想的物點(diǎn)，經(jīng)過透鏡成像時(shí)，由于衍射效應(yīng)，在像平面上形成的不再是一個(gè)像點(diǎn)，而是一個(gè)具有一定尺寸的中央亮斑和周圍明暗相間的圓環(huán)所構(gòu)成的Airy斑。s theory of vision that objects are seen by rays of light emanating from the eyes。 Definitions Microscope A device with a lens or series of lenses that enlarge (magnify) the appearance of an object. Does not apply to SEM. Lens A lens is an optical ponent which is used to focus beams of radiation. Lenses for light are usually made of a glassy material, whereas nonunifo
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