修改第八章电子光学基础.ppt

第七章电子光学基础;§7-1电子波与电磁透镜;分辨率：显微镜将成像物体上能分辨出来的两个

点之间的最短距离，称之为分辨率。

△r。≈1/2λ

注意：这个距离指的是物体上的两个点，而不是

像上的点。例：人眼的分辨率0.15mm左

右。

2.影响分辨率的主要因素：

照明光源的波长——λ越短，分辨率越高。

如：可见光的波长范围在390~760nm。因此光学显微镜的最大分辨率为200nm〔2000埃〕。;;;;当U很高时，电子运动速度极高，那么质量m不能近似为静止质量m0，还需用相对论来校正，即：

当v很大时，;;假设磁场是均匀磁场，磁力线是平行的。

⑴当电子的运动方向v与磁力线B方向一致时，

它不受磁场作用，f=qvBsin0=0；

⑵当电子的运动方向v与磁力线B垂直时

力的大小：f=qvBsin90°=qvB〔力大小〕

力的方向：由左手法那么决定〔向心力〕

电子运动轨迹：是个圆。圆的半径：

v——电子运动速度

B——磁场强度

左手法那么——左手摊平，让磁力线穿过掌心，四指指向正电荷运动的方向，那么和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦

兹力的方向。;

⑶当电子运动方向v与磁场方向B成一定角度时

电子运动速度矢量可平行于磁力线速度〔vz〕

分为两个分速度矢量：垂直于磁力线速度〔vr〕

平行于磁力线的速度使电子沿磁力线方向运

动；垂直于磁力线方向的速度分量使电子作圆周

运动，因此电子运动轨迹为螺旋线。;电子从起点出发，运动一周所需的时间为：

由此可见：电子旋转一周所需时间仅与磁场强度有

关。

;2电磁透镜的聚焦原理

电磁透镜的磁场---轴对称的不均匀分布的磁场

速度为v的电子进入磁场，在A点的受力情况：

①Bz对电子无洛仑兹力作用，电子向前运动；

②Br和v作用使电子做圆周运动，产生切向速度Vt；

③Vt和轴向磁场Bz作用，使电子受到向主轴靠近的???向力Fr=eVtBz，使电子向主轴偏转。

因此，电子在电磁透镜中的运动轨迹为圆锥螺旋近轴运动。

;;3.电磁透镜的焦距与放大倍数

⑴与光学透镜相似，电磁透镜的物距、像距和焦

距之间的关系式为：

f——焦距

L1——物距

L2——像距

放大倍数;⑵电磁透镜的焦距

其中：

K——常数

Ur——经相对论校正的电子加速电压

〔IN〕——电磁透镜激磁安匝数

由公式可看出：

a.Ur改变，f那么改变——可变焦〔可变倍率〕

b.电磁透镜为变焦变倍率的会聚透镜。;;;;㈠球差——球面像差

概念：对电磁透镜来说，其边缘区域和中心区域对电子的折射能力不同〔不符合预定的规律〕，因此当物点P通过透镜成像时，电子不会聚焦到同一点，而形成一个散焦斑。这种像差称为球面像差。;球差的影响因素和对分辨率的影响

在上图中，由球差造成的最小散焦斑半径用RS表示，折到物平面上去，△rS=RS/M，也就是说物平面上两点距离小于2△rS时，那么透镜不能分辨。

其中：

α——孔径半角α↓可减小球差

CS——球差系数

由此可见，球差的存在使分辨率降低;㈡像散

1概念:由于电磁透镜的内孔不圆，材质不均匀等因素，使电磁透镜不同径向的磁场强度不同，因此各径向聚焦能力不同造成的像差。

;2像散的影