文档介绍：第一章分析电子显微镜的构造及其功能

电磁透镜

仪器的计算机控制和分析数据的计算机处理
成像、变倍和衍射实现的原理

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第一章分析电子显微镜的构造及其功能
本章要点
1. 电磁透镜具有与光学透镜同样的折射行为和像差，但电磁透镜可通过改变激磁电流方便地改变电磁透镜的焦距；
2. 在钨灯丝、LaB6和场发射三种电子枪中，尽管场发射电子枪昂贵，但由于它的亮度高、能量发散小、相干性好，是高分辨成像和微区分析所必需的；
3. 在双聚光镜基础上加上会聚小透镜和利用物镜前场可实现适用于不同用途的四种模式：TEM、EDS、NBD和CBED模式；
4. 慢扫描CCD摄像机和成像板与通常的底片不同，它们可以实现图像的数字化处理；
5. 电子显微镜的成像要求：上一透镜的像平面必须是下一透镜的物平面，只有改变中间镜的电流，就可方便实现变倍、成像与衍射的转换；
6. 电子显微镜的分辨本领极限主要受到球差的限制而不是衍射效应的限制，这与光学显微镜的分辨本领的影响因素相反， nm。
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电子波长和电磁透镜
分析电子显微镜( AEM: analytical electron microscope)是具有成分分析功能的透射电子显微镜(TEM: transmission electron microscope)。它是一种以高能电子束为照明源，通过电磁透镜将穿过样品的电子（即透射电子）聚焦成像的电子光学仪器。电子束照明源和电磁透镜是透射电子显微镜有别于光学显微镜的两个最主要的组分。
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电子波长和电磁透镜
电子波长
1924年，德布罗意（de Broglie）鉴于光的波粒二象性提出这样一个假设：运动的实物粒子都具有波动性质。
对于运动速度为v，质量为m的电子波长：
() 式中： h为普朗克常量。
一个初速度为零的电子，受加速电压U的作用获得运动速度为v ，那么加速每个电子（电子的电荷为-e）所做的功（e U ）就是电子获得的全部动能，即
()
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电子波长
加速电压比较低时，电子运动的速度远小于光速，它的质量近似等于电子的静止质量，即m ≈ m0，
() 把h = ×10-34 J·s，e = ×10-19 C，m0 = ×10-31 kg代入得
()
得出结论：电子波长与其加速电压平方根成反比。加速电压越高，电子波长越短。
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电子波长
超高压电子显微镜的电压在1 000～2 000 kV。对于这样高的加速电压，上述近似不再满足，因此必须引入相对论校正，即
()
相应的电子动能为 ()
得 ()
式中（1+eU/2m0c2）为相对论校正因子。
在加速电压U为50 kV、100 kV和200 kV时，这个修正值分别约为2％、5％、10％。
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电子波长
不同加速电压下的电子波长和速度
U/kV
λ/nm
v/(1011mm·s-1)
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