【正文】 玻璃凸透鏡的旋轉(zhuǎn)對稱彎曲折射界面）可以使光線聚焦成像相似，一定形狀的等電位曲面族也可使電子束聚焦成像，產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)對稱等電位曲面族的電極裝置即為靜電透鏡。 ③ 應(yīng)用：靜電透鏡用于電子槍中使電子束會聚成形。 ③ ? 與 b 交角 θ：電子是一螺旋線。 目前電鏡中使用的是極靴磁透鏡。 特點： ① 磁透鏡對電子有旋轉(zhuǎn)作用，所得到的電子光學像相對于物來說旋轉(zhuǎn)了一個角度。 （ 2） 滿足旁軸條件 （ 3） 電子的波長（速度）相同 ——折射率不同 實際的電磁透鏡并不能完全滿足上述條件，于是產(chǎn)生像差： 物面上一點散射出電子束不一定會聚在一點。 結(jié)果：圖像模糊不清；原物的幾何形狀不完全相似。其中以衍射效應(yīng)和球差是最主要的，僅考慮衍射效應(yīng)和球差時，電磁透鏡的理論分辨本領(lǐng)為 4321?Sth ACr ? A 為常數(shù)，約為 ~，決定于推倒時的不同假設(shè)。 隨高壓電子束做照明源及用低球差透鏡，理論上可達 。 ：不影響分辨本領(lǐng)的前提下，物平面可沿透鏡軸移動 的距離 ?rD2? 當 r=1nm α=103~102rad 時， Df≈200~200nm. 故對加速電壓為 100KV 的電鏡，樣品厚度一般控制在 200nm 以下，在透鏡場深范圍內(nèi)，試樣各種位均能調(diào)焦成像。 第二節(jié) 電子與固體物質(zhì)的相互作用 電子與物質(zhì)作用產(chǎn)生各種信號 ,利用這些信號可以進行透射電鍍 ,掃描電鍍 ,電子探針 ,餓歇電子能譜 , X 射線光電子能譜分析 . 一 .、電子散射 聚焦電子束沿一定方向入射試樣時 , 在原子庫侖電場作用下 , 改變運動方向 電子散射 彈性散射 只改變方向 ,不改變能量 (原子核對電子 ) 非彈性散射 既改變方向 ,也改變能量 ↗ 熱 能量減小 : → 光 ↘ X 射線 ↘ 二次電子 1. 原子核對電子的彈性散射 入射電子與原子核發(fā)生彈性碰撞時 : m(原子核 )﹥﹥ m(電子 ) 所以電子只改變方向 ,不改變能量 ,相等于彈性碰撞 彈性散射 散射角 α: α=nrEZe 02 其中 Z 原子序數(shù) E 電子電荷 E0 入射電子能量 rn 電子距原子核距離 (231)表明 : Z 大 , E0小 , r0小 , X 大 應(yīng)用 : 由于彈性散射的電子能量等于或者接近于入射電子能量 E0, 因此是透射電鏡中成像和衍射的基礎(chǔ) . 2. 原子核對電子的非彈性散射 入射電子被庫 侖電勢制動而減 非彈性散射 損失的能量 △ E → X射線 由于能量損失不固定 ,X 射線波長無特征值 .波長是連續(xù)的 ,不能用來分析 ,反而在 X 射線譜上產(chǎn)生連續(xù)背底 . 3. 核外電子對入射電子的非彈性散射 入射電子與核外電子的碰撞為非彈性散射 ① 單電子激發(fā) 入射電子與核外電子的碰撞 ,將核外電子激發(fā)脫離原子核 →二次電子 二次電子 : △ 能量低 : ＜ 50ev 應(yīng)用 → △ 對試樣表面狀態(tài)非常敏感 ,顯示表面微區(qū)形貌結(jié)構(gòu)非常有效 . 掃描電鍍成像 (主要成像手段 ). ② 等離子激發(fā) : 入射電子 →家 電子集體振蕩 →電子能量損失 △ Ep △ Ep有固定值 特征能量損失 該電子 特征能量損失電子 應(yīng)用 : △ 電子能量損失譜 能量分析電子顯微術(shù) △ 有特征能量的電子成像 能量選擇電子顯微術(shù) ③ 聲子激發(fā) 入射電子和晶格的作用可以看作是電子激發(fā)聲子（或吸收聲子）的碰撞過程。 二 . 內(nèi)層電子激發(fā)后的馳豫過程 內(nèi)層電子被運動電子轟擊 ,脫離原子后 ,原子處于高度激發(fā)狀態(tài) ,它將躍遷到能量較低狀態(tài) 馳豫 (1)輻射躍遷 標識 X 射線發(fā)射 (2)非輻射躍遷 俄歇電子 三、自由載流子 當高能量的入射電子照射到半導體 ,絕緣體和磷光體上時 ,不僅可在內(nèi)層電子激發(fā)產(chǎn)生電離 ,還可在滿帶中的價電子激發(fā)到導帶中去 ,在滿帶和導帶內(nèi)產(chǎn)生大量空穴和電子等自由載流子 ,這些自由載流子進一步產(chǎn)生陰極熒光 ,電子束電導和電子束伏特效應(yīng) . 半導體 、 絕緣體和熒光體 ， 在高能量電子束的照射下射出的可見光 。 和電子生伏特 電子束電導 在試樣兩端建立電位差 ， 自有載流子向?qū)噪姌O移動 ， 產(chǎn)生附加電導 。 四、各種電信號 高速電子與物質(zhì)作用 以上的各種作用會產(chǎn)生各種電信號 :散射角大于 90176。多次 . 注 ： 表面出射電子 ： (1)背散射電子 ， (2)二次電子 ， (3)俄歇電子 ， (4)特征能量損失電子 。 連接納安表 測試樣吸收電子產(chǎn)生的吸收電流 應(yīng)用 ： 分析原子序數(shù)不同的元素的定性分布 各種信號如圖 P114 圖 219 這些信號可用于 ： (1)成像 亞微觀 ,微觀形貌分析 (2)衍射 晶體結(jié)構(gòu) (3)微區(qū)成分分析 五、相互作用體積與信號產(chǎn)生的深度和廣度 擴散：入射電子射入固體試樣，經(jīng)多次散射后，完全 失掉方向性，即各方向散射幾率相等，稱為 ~。 蒙特一卡洛 電子彈道模擬技術(shù)顯示 形狀和大小的影響因素： 試樣原子序數(shù)：輕元素試樣，相互作用體積呈梨形 重元素試樣，相互作用體積呈半球形 入射電子能量：能量 ↗ ，體積 ↗ ，但形狀基本不變 電子束入射方向：傾斜入射，試樣表面處相互作用體積橫向尺寸增加 相互作用體積形狀和大小決定各種物理信號產(chǎn)生的深度和廣度 度和廣度 俄歇電子 ： 僅在表面 1nm 層內(nèi)產(chǎn)生，適用于表面分析 二次電子 ： 在表面 10nm 層內(nèi)產(chǎn)生，表面分析，分辨率高 基本還按入射方向前進 廣度與入射束直徑相當 背散射電子：可從試樣深處射出 廣度比入射束直徑大 分辨率低 X 射線：信號產(chǎn)生的深廣度最大 分辨率更低 第三節(jié) 透射電子顯微分析 一、透射電子顯微鏡（ TEM） 工作原理 : (