《电子显微技术》PPT课件

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1、第六章电子显微技术透射电子显微镜ff2f物体在2倍焦距之外,在另一侧成倒立、缩小的实像。2f照相机凸透镜成像原理FF’2f物体在焦点和二倍焦距之间时，在另一侧成倒立、放大的实像。投影机2fF物体在焦点以内，在透镜同侧成正立、放大的虚像放大镜F’透镜的放大倍数物距、像距、焦距放大倍数可以表示为：相距一定时，放大倍率M随f增大而降低调节物距或者相距时，放大倍率M随之变化。由于光的衍射，使得由物平面内的点O1、O2在象平面形成一B1、B2圆斑（Airy斑）。若O1、O2靠得太近，过分重叠，图象就模糊

2、不清。O1O2dLB2B1Md强度D图（a）点O1、O2形成两个Airy斑；图（b）是强度分布。（a）（b）最小分辨率图（c）两个Airy斑明显可分辨出。图（d）两个Airy斑刚好可分辨出。图（e）两个Airy斑分辨不出。I0.81I最小分辨距离计算公式：d指物镜能够分开两个点之间的最短距离，称为物镜的分辨本领或分辨能力；λ为入射光的波长；n为透镜周围介质的折射率α为物镜的半孔径角NA为数值孔径对于可见光的波长在390~770nm之间，光学显微镜其最小的分辨能力为0.2μm由于人眼的分辨率为0.

3、2mm。光学显微镜的有效放大倍数为：光学镜头的放大倍数越大，其孔径角越大。αP’象P’’透镜物P光轴球差球差是由于透镜中心区域和边缘区域对光线会聚能力不同而造成的。通常远轴光线通过透镜时被折射得比近轴光线厉害得多，因而有同一物点发出的光经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑。畸变畸变是由球差引起的。球差的存在使得透镜对边缘区域的聚焦能力比中心部分大。反映在像平面上的情况是：像的放大倍率将随离轴径向尺寸的不同，图像产生不同程度的位移，即图像发生了畸变。平面BPA透镜平面物P光

4、轴PBfA平面A像散像散是由于透镜的本身光轴不对称所引起的一种像差。透镜对不同平面上光线的折射能力不一样，光线经透镜后形成界面为椭圆状的光束，是圆形物点的像变成了一个漫射圆斑。色差色差是由于透镜对不同波长的光有不同折射率引起。能量为E的光波轨迹象1透镜物P光轴色差能量为E’的光波轨迹象2色差是由于透镜对不同波长的光有不同折射率引起。E和E’哪个大？景深：透镜物平面允许的轴向偏差。不影响透镜成像分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离。反映了试样在物平面上下沿轴运动的距离或试样超过物平面所允许

5、的厚度。原理上讲，当透镜焦距、像距一定时，只有一层样品平面与透镜的理想物平面重合，能在透镜像平面获得该层平面的理想图像。偏离理想物平面的物点都存在一定程度的失焦，它们在透镜像平面上将产生一个具有一定尺寸的失焦圆斑。如果失焦圆斑的尺寸不超过由衍射效应和球差引起的散焦斑，那么，对于透镜像的分辨本领并不产生什么影响。α2MXαL2L1Qi2XQDf透镜象平面可见，α越大，景深越小。放大倍数越大，景深越小当α达到最大时，放大倍数最大，X接近理论分辨率：焦深：透镜像平面允许的轴向偏差不影响透镜成像分辨本领

6、的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离。反映了观察屏或照相底版可在像平面上下沿轴运动的距离。当透镜焦距、物距一定时，像平面在一定的轴向距离内移动时也会引起失焦，如果失焦斑的尺寸不超过由衍射效应和球差引起的散焦斑，对分辨本领无影响。屏透镜αL1L2Di2dMαiNAM焦深景深NAM焦深景深NA焦深景深0.10.1315.50.43.85.8.9580.00.19光学显微镜垂直景深一般小于15.5mm对于光学显微镜样品要求较严格薄片状透光样品或者抛光表面GlassslidespecimenCoverg

7、lass20μm虽然光学镜头可以通过组合设计对球差、像散能很好消除，但对于分辨率的提高和景深的增加却无能为力。对于光学显微镜，N.A的值均小于1，油浸透镜也只有1.5—1.6，而可见光的波长有限，因此，光学显微镜的分辨本领不能再次提高。提高透镜的分辨本领：增大数值孔径是困难的和有限的，唯有寻找比可见光波长更短的光线才能解决这个问题。比可见光波长更短的有：1）紫外线——会被物体强烈的吸收；2）X射线——无法使其会聚；3）电子波分辨率是显微镜最重要的指标电子具有波粒二像性，其波长可由其动能算出电子可

8、以凭借轴对称的非均匀电场、磁场的力，使其会聚或发散，从而达到成象的目的。由静电场制成的透镜——静电透镜由磁场制成的透镜——磁透镜磁透镜静电透镜1.改变线圈中的电流强度可很方便的控制焦距和放大率；2.无击穿，供给磁透镜线圈的电压为60到100伏；3.象差小。1.需改变很高的加速电压才可改变焦距和放大率；2.静电透镜需数万伏电压，常会引起击穿；3.象差较大。电子透镜磁透镜结构剖面图透镜使电子会聚的原理OO’z电子在磁透镜中的运动轨迹AC所有从O点出发的电子类似的轨迹运动，在v一定时，当轨迹与轴的角度