《电子光学基础》ppt课件

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1、第二篇材料电子显微分析0电子显微学发展历史简要介绍11.1程序设计语言/概述技术条件理论基础电子显微学发展历史简要介绍1897年，布劳恩（C.F.Braun）设计并制成最初的示波管，这为电子显微镜的诞生准备了技术条件。1926年，布施（H.Busch）发表有关磁聚焦的论文，指出电子束通过轴对称电磁场时可以聚焦，如同光线通过透镜时可以聚焦一样，因此可以利用电子成象。这为电子显微镜做了理论上的准备。21.1程序设计语言/概述1930-1933鲁斯卡与VonBorries制造了第一台电子显微镜。（1939西门子）193

2、1.5.28M.RÜdenberg-向德、法、英等国申请电子显微镜专利（凭理论推测）。1932年12月和1936年10月获得法、英的批准，1953年获得西德的批准。电子显微镜一词首先出现在RÜdenberg的专利中。1942年英国制成第一台实验室用扫描电镜，1965年开始生产商品化扫描电镜。电子显微学发展历史简要介绍31.1程序设计语言/概述1956年Menter得到酞氰铂和酞化氰铜的点阵平面条纹像（1纳米）。1967年Allpress和Sanders得到分辨率为0.7纳米的氧化物的像。1971年Iijima高分辨观察

3、到氧化铌中金属原子的分布（～0.3纳米），标志高分辨像与晶体结构对应关系的产生。目前，电子显微镜的分辨率接近0.1纳米。电子显微学发展历史简要介绍4电子显微镜在材料研究中发挥的作用位错的观察证实了位错理论的正确性。（衍衬像）准晶的发现扩展了晶体的范畴。（电子衍射）1992年国际晶体学会重新研究晶体的定义：“晶体是指任何给出基本上有明确衍射图的固体，而非周期性晶体是指无周期性的晶体”。3.纳米碳管的发现引发了纳米材料研究的高潮。（高分辨像）5电子显微镜在材料研究中发挥的作用总之，作为结构分析手段电子显微镜具有高空间分辨率

4、和能量分辨率，已成为显微结构表征和微区成份分析不可缺少的工具。电子显微镜在材料领域的广泛应用，对于研究和开发新材料，特别是纳米材料的开发具有非常重要的作用。6方法电子衍射质（量）厚（度）衬度像和高分辨像X射线能谱电子能量损失谱二次电子像洛伦茨电子显微术电子全息Z-衬度像能量过滤像可获得信息晶体对称性，晶体取向，样品厚度晶体缺陷，原子排列元素种类，分布，样品厚度元素种类，分布，样品厚度表面形态磁畴结构磁畴结构，晶体势，样品厚度元素分布电子显微学方法和获得的信息7用于材料结构表征电子显微方法A晶体结构的表征1.电子衍射透射

5、电子衍射;反射电子衍射;会聚束电子衍射;微束电子衍射。2.电子显微像振幅（衍射）衬度像;明场像;暗场像；（对中暗场像，弱束暗场像）高分辨像；Z-衬度像;能量过滤像；二次电子像；电子全息。8用于材料结构表征电子显微方法B材料成份测定X-射线能谱；电子能量损失谱。C磁畴结构的表征洛伦兹电子显微方法；电子全息。9Chapter8电子光学基础ThefoundatiionofElectronOptics构建电子显微镜的理论和技术基础10本章要求：1.了解电磁透镜的工作原理和特点2.掌握加速电压和电子波长的关系111

6、.光学显微镜的分辨率极限有效放大倍数:0.15mm/200nm=750倍近似的可见光波长范围390~760nm分辨率极限200nm8.1电子波和电磁透镜122.电子波的波长与加速电压U之间的关系8.1电子波和电磁透镜得到波长与加速电压U之间的关系式:PrinceLouis-victordeBroglie138.1电子波和电磁透镜在常用的100～200KV加速电压下,电子波的波长要比可见光小5个数量级。143.电磁透镜:利用磁场聚焦8.1电子波和电磁透镜154.软磁壳及极靴对聚焦磁场的影响8.1电子波和电磁透镜极靴软磁壳

7、(低碳钢或纯铁)168.2电磁透镜的像差与分辨本领像差分辨率包括几何像差和色差几何像差:由磁场几何形状缺陷造成,主要包括球差和像散色差:由电子波的波长或能量发生一定幅度的改变造成1).球差(球面像差)因磁透镜中心区域与边缘区域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的。178.2电磁透镜的像差与分辨本领像差分辨率球差几何示意图P2rs物镜像平面I像平面II2Rs最小散焦圆斑最小散焦圆斑折算到物平面上就得到反映球差大小的量△rs:式中，Cs—球差系数α—孔径半角188.2电磁透镜的像差与分辨本领像差分辨率2).像散因透镜

8、磁场的非旋转对称而引起的。计算像散大小的公式:像散几何示意图198.2电磁透镜的像差与分辨本领像差分辨率2).像散因透镜磁场的非旋转对称而引起的。如果电磁透镜在制造过程中已存在固有的像散，则可以通过引入一个强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿，这个产生矫正磁场的装置就是消像散器。3).色差由于入射电子波长（或能量）的非单一性所