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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电子显微,镜,镜,光学显微,镜,镜分辨本,领,领,L：透镜,D：光阑,：透镜,对,对物点张,角,角的一半,。,。,爱瑞（Airy）,斑,斑：由于,衍,衍射效应,，,，一个发,光,光物点的,像,像是一个,一,一定尺寸,的,的亮斑和,周,周围几个,亮,亮环。一,般,般将亮环,忽,忽略不计,，,，中央亮,斑,斑为物点,的,的像，称,为,为爱瑞斑,。,。,光学显微,镜,镜分辨本,领,领,瑞利（Rayleigh）,判,判据：A,1,和A,2,逐渐接近,时,时，A,1,和A,2,之间的,亮,亮度约为,亮,亮度最大,值,值的80,，人们,仍,仍然能分,辨,辨是两个,像,像。瑞利,即,即以这种,条,条件作为,光,光学系统,能,能分辨两,物,物点的最,小,小距离，,这,这个极限,称,称为瑞利,判,判据。,电子光学,基,基础,光学,显,显微镜的,局,局限性,两个发光,点,点的分辨,距,距离为：,物镜,与,与物体之,间,间介质的,折,折射率,半孔,径,径角，不,能,能大于,90,显微,镜,镜的数值,孔,孔径,光线,的,的波长,电子光学,基,基础,光学,显,显微镜的,局,局限性,提高显微,镜,镜分辨本,领,领的方法,：,：,采用高折,射,射率介质,增大,角,角,利用短波,长,长的射线,电子波动,性,性被发现,后,后，很快,被,被利用来,作,作为提高,显,显微镜分,辨,辨率的新,光,光源,即,即出现了,电子显微,镜,镜,。,电子的粒,子,子性,质量：9.1095 10,-23,克；,电量：1.602 10,-10,库仑；,在电子显,微,微镜中，,电,电子的加,速,速电压一,般,般在几十,千,千伏以上,，,，根据相,对,对论，电,子,子的质量,随,随速度的,增,增加而增,大,大。,电子的波,动,动性,(),电子波长,不同加速,电,电压下的,电,电子波长,和,和速度,U,/kV,/nm,v,/(10,11,mms,-1),40,0.006 01,1.121 6,60,0.004 37,1.338,80,0.004 18,1.506,100,0.003 70,1.644,200,0.002 51,2.079,500,0.001 42,2.587,1 000,0.000 87,2.822,阴极发光,轫致辐射,X 射 线,透射电子,样 品,俄歇电子,衍射电子,二次电子,反射电子,吸收电子,电 子,探 针,扫描,电镜,透射电镜,俄歇电子谱仪,入射电子束,电子束与,物,物质的相,互,互作用,电子光学,基,基础,静电,透,透镜,电子通过,两,两个不同,电,电位的界,面,面,电子在不,同,同电位界,面,面处发生,折,折射。,可见光 电子,电子光学,基,基础,静电,透,透镜,聚焦静电,透,透镜,电场由三,个,个电极形,成,成：第一,电,电极带负,电,电位，称,为,为阴极；,第,第二，第,三,三电极带,正,正电位，,而,而且后者,的,的电位比,前,前者高。,（a）光线通过玻璃透镜,（b）电子通过电场 的轨迹,电子光学,基,基础,电磁透,镜,镜,有电流通,过,过的长线,圈,圈中间可,看,看作均匀,磁,磁场，这,样,样的线圈,起,起聚焦作,用,用，没有,放,放大作用,。,。,短线圈形,成,成不均匀,磁,磁场，具,有,有透镜特,性,性。,焦距,与加速电,压,压,和,和透镜,内,内磁场的,轴,轴向分量,有,有如,下,下关系,电磁透镜,磁场,B,对电荷量,为,为-,e,和速度为,v,的电子的,作,作用力，,即,即洛伦兹,力,力，其矢,量,量表达式,：,：,F,=-,e,(,v,B,),F,力的大小,为,为：,F,=,e,v,B,sin(,v,B,),F,力垂直于,电,电荷运动,速,速度,v,和磁感应,强,强度,B,所决定的,平,平面，,F,的方向按,矢,矢量叉积,（,（,B,v,）的右手,法,法则来确,定,定。,电磁透镜,为了便于,分,分析电磁,透,透聚焦原,理,理，把透,镜,镜磁场中,任,任意一点,的,的磁感应,强,强度,B,分解为平,行,行于透镜,主,主轴的轴,向,向分量,B,z,和与之垂,直,直的径向,分,分量,B,r,。,电磁透镜,聚,聚焦原理,电子光学,基,基础,电磁透,镜,镜,成像公式,物距,像距,透镜焦,距,距,放大倍数,放大倍数,受,受透镜线,圈,圈的,电流控制,透射电子,显,显微镜,电子显微,镜,镜由镜筒,、,、真空系,统,统和电源,柜,柜三部分,组,组成。,镜筒主要,有,有电子枪,、,、电磁透,镜,镜、样品,架,架、荧光,屏,屏和照相,机,机构等部,件,件。,1924,年,年，德布,罗,罗意（de Broglie）提,出,出电子具,有,有波动性,；,；,1926,年,年，布什,（,（Busch）发,现,现旋转对,称,称非均匀,磁,磁场可作,为,为电磁透,镜,镜；,1931,年,年，Rudenberg,提,提出电子,显,显微镜的,概,概念并提,出,出专利申,请,请；,1933,年,年,，,，,克,克,诺,诺,尔,尔,（,（Knoll,）,）,和,和,卢,卢,斯,斯,卡,卡,（,（Ruska,）,）,制,制,造,造,出,出,第,第,一,一,台,台,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,；,；,1936,年,年,，,，Boersch,证,证,明,明,了,了,电,电,子,子,束,束,经,经,过,过,电,电,磁,磁,透,透,镜,镜,聚,聚,焦,焦,后,后,在,在,后,后,（,（,背,背,）,）,焦,焦,面,面,上,上,形,形,成,成,衍,衍,射,射,花,花,样,样,；,；,1939,年,年,，,，,西,西,门,门,子,子,公,公,司,司,生,生,产,产,出,出,第,第,一,一,批,批,商,商,品,品,透,透,射,射,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,；,；,1944,年,年,，,，LePoole,在,在,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,中,中,加,加,入,入,衍,衍,射,射,透,透,镜,镜,（,（,即,即,中,中,间,间,镜,镜,）,）,和,和,选,选,区,区,光,光,阑,阑,后,后,实,实,现,现,选,选,区,区,电,电,子,子,衍,衍,射,射,；,；,20,世,世,纪,纪50,年,年,代,代,，,，Ruska,在,在,商,商,业,业,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,中,中,实,实,现,现,选,选,区,区,电,电,子,子,衍,衍,射,射,；,；,20,世,世,纪,纪60,年,年,代,代,，,，,会,会,聚,聚,束,束,电,电,子,子,衍,衍,射,射,实,实,现,现,；,；,仪,器,器,的,的,发,发,展,展,仪,器,器,的,的,发,发,展,展,20,世,世,纪,纪70,年,年,代,代,，,，,用,用,于,于,成,成,分,分,分,分,析,析,的,的X,射,射,线,线,能,能,谱,谱,仪,仪,和,和,电,电,子,子,能,能,量,量,损,损,失,失,谱,谱,仪,仪,开,开,始,始,使,使,用,用,；,；,20,世,世,纪,纪90,年,年,代,代,，,，,物,物,镜,镜,球,球,差,差,系,系,数,数,校,校,正,正,器,器,的,的,问,问,世,世,使,使,球,球,差,差,系,系,数,数,从,从,正,正,值,值,可,可,变,变,到,到,负,负,值,值,，,，,提,提,高,高,了,了,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,的,的,分,分,辨,辨,率,率,。,。,此,外,外,，,，,照,照,明,明,亮,亮,度,度,高,高,和,和,能,能,量,量,发,发,散,散,小,小,的,的,场,场,发,发,射,射,电,电,子,子,枪,枪,的,的,普,普,及,及,、,、,极,极,大,大,改,改,善,善,电,电,子,子,单,单,色,色,性,性,的,的,能,能,量,量,过,过,滤,滤,器,器,的,的,问,问,世,世,、,、,可,可,实,实,现,现,电,电,子,子,显,显,微,微,像,像,和,和,电,电,子,子,衍,衍,射,射,花,花,样,样,数,数,字,字,化,化,的,的,慢,慢,扫,扫,描,描CCD,和,和,电,电,子,子,成,成,像,像,板,板,的,的,使,使,用,用,、,、,仪,仪,器,器,的,的,计,计,算,算,机,机,控,控,制,制,等,等,都,都,成,成,为,为,现,现,代,代,高,高,性,性,能,能,分,分,析,析,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,的,的,基,基,本,本,特,特,征,征,。,。,透,射,射,电,电,子,子,显,显,微,微,镜,镜,的,的,主,主,要,要,功,功,能,能,成,像,像,：,：,明,场,场,像,像,，,，,暗,暗,场,场,像,像,格,子,子,像,像,，,，,原,原,子,子,像,像,衍,射,射,电,子,子,光,光,学,学,基,基,础,础,电,电,磁,磁,透,透,镜,镜,的,的,像,像,差,差,球面像差,离光轴远的,透,透镜边缘部,分,分对电子束,有,有强会聚能,力,力，使边缘,部,部分的电子,会,会聚在靠近,物,物的一方，,使,使物体上一,个,个点在像平,面,面上形成一,定,定尺寸的模,糊,糊圆斑。球差系数,与,与透,镜,镜的磁场强,度,度有关，磁,场,场强度越大,，,，焦距越短,，,，球差系数,减,减小。,电子光学基,础,础 电,磁,磁透镜的像,差,差,畸变：,球差引起的,另,另外一种像,缺,缺陷叫做畸,变,变，在电镜,中,中观察到的,畸,畸变是投影,镜,镜的球差造,成,成的。由于,透,透镜的中心,轴,轴和边缘部,分,分的磁场强,度,度不同，焦,距,距不同，放,大,大倍数也就,不,不同。,（a)无畸,变,变 （b）枕形畸,变,变 （c,）,）桶形畸变,（,（d）S形,畸,畸变,电子光学基,础,础 电,磁,磁透镜的像,差,差,色差,色差系数与,透,透镜的磁场,强,强度有关，,磁,磁场强度越,大,大，,越,越小。,色差是由于,电,电子束中每,个,个电子的速,度,度不同，因,而,而波长不同,造,造成的。,电子光学基,础,础 电,磁,磁透镜的像,差,差,像散,像散缺陷，,是,是由于透镜,内,内孔和极靴,孔,孔不完全对,称,称、极靴材,料,料内部的不,均,均性、极靴,污,污染等原因,造,造成的不同,径,径向的焦距,不,不同而引起,的,的。,电子光学基,础,础 电,子,子光学系统,的,的分辨率,由衍射效应形成的爱瑞斑,电子光学基,础,础 电,子,子光学系统,的,的分辨率,因衍射像差,能,能够分辨两,点,点的最短距,离,离,A、B近似,等,等于1,称为衍射像,差,差。,电子显微镜,的,的分辨距离,就,就是所有像,差,差引起的圆,斑,斑半径之和,。,。对于电镜,，,，起主要作,用,用的是衍射,像,像差和球差,。,。,最佳孔径角 和最小分辨距离 ：,电子光学基,础,础 场,深,深和焦深,场深（景深,）,）,在,之,之间的任,意,意点无论怎,样,样聚焦，其,像,像不会比,x,i,小。距离,称,称为场深。,电子光学基,础,础 场,深,深和焦深,焦深,在,范,范围内移动,屏,屏幕，,点,点的像不会,发,发散，但也,不,不会变小。,即,即在,范,范围内，,像,像的清晰度,是,是一样的，,即,即为焦,深,深。,透射电子显,微,微镜,透射电镜和,光镜的光路图,照明系统由,电,电子枪、聚,光,光镜和相应,的,的平移对中,、,、倾斜调节,装,装置组成，,其,其作用是提,供,供一束亮度,高,高、相干性,好,好和束流稳,定,定的照明源,。,。通过聚光,镜,镜的控制可,以,以实现从平,行,行照明到大,会,会聚角的照,明,明条件。为,满,满足中心暗,场,场成像的需,要,要，照明电,子,子束可在2,3范,围,围内倾斜。,照明系统,电子枪,照明系统,一、电子枪,电子枪是透,射,射电子显微,镜,镜的
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