文档介绍：电子光学基础演示文稿
*
第一页，共五十一页。
*
优选电子光学基础
第二页，共五十一页。
一、光学显微镜的极限分辨率
人眼分辩率约为: mm。
光学显微镜：极限分辩率为 m。比人眼分辩率提播分开。
并且，发现了电子波的波长比可见光短十万倍。这使人们想到电子束可作为新光源的可能性。
第十五页，共五十一页。
法国著名理论物理学家－德布罗意
路易斯-维克多·德布罗意（Louls-Victor de Broglie 1892-1987）：1892年2月15日生于法国一贵族家庭。
1910年，获巴黎大学文学学士学位，后转向理论物理学。1913年，又获理学士学位。
1929的德布罗意
1923年9～10月，连续在《法国科学院通报》上发表了三篇有关波和量子的论文。
1924年11月，在博士论文中提出著名物质波理论，指出电子波动性，为波动力学奠定基础。
1929年获得诺贝尔物理学奖
（第一个以学位论文获奖的学者）。
第十六页，共五十一页。
二、电子波的波长
那末，电子束的波长是不是很短？
根据德布罗意公式，电子波长λ与其运动速度 v 和质量 m 存在如下关系，即
h—普朗克常数 ×10-34 J·s；
m—电子的质量 ×10-28 g；
v—电子的速度 m/s；
此波成为物质波或德布罗意波。
而电子速度v与它所受加速电压V有关
或
第十七页，共五十一页。
二、电子波的波长
将h、e、m数值代入，
V－单位为伏
λ－的单位为埃
表明：电子波波长与其加速电压的平方根成反比。
当V >几十KV时，电子运动速度很高，须对电子质量 m 进行相对论校正，则
第十八页，共五十一页。
二、电子波的波长
由此计算出不同加速电压下电子波波长，如下表。
加速电压/KV
电子波波长/nm
加速电压/KV
电子波波长/nm
1

40

2

50

3

60

4

80

5

100

10

200

20

500

30

1000

当V=100～200 KV时，电子波长比可见光（390～760nm ）小5个数量级。
第十九页，共五十一页。
三、电磁透镜
1、电磁透镜：
在透射电镜中用磁场使电子束聚焦成像的装置。
它利用通电电磁线圈激磁，能产生旋转对称的非均匀磁场的磁极装置，其等磁位面形状与光学凸透镜界面相似。
电磁透镜优点：不易受高压影响，安全、调节磁场方便，从而调整焦距和放大倍数。
一个通电短线圈即为最简单的电磁透镜。
第二十页，共五十一页。
三、电磁透镜
2、电磁透镜的聚焦原理:
通电短线圈即为最简单的电磁透镜，它能造成轴对称不均匀分布的磁场，磁力线围绕导线呈环状。
电磁透镜的聚焦原理示意图
磁感应强度 B 可分解：
1）平行于透镜主轴的分量Bz
2）垂直于透镜主轴的分量Br。
第二十一页，共五十一页。
三、电磁透镜
图7-1电磁透镜的聚焦原理示意图
激磁电流
相反时，
B反向。
a、电子以速度V 进入磁场 A 点，电子受到 Br 分量作用。由右手法则，电子所受切向力Ft 。
b、切向力Ft 使电子获得切向速度Vt，Vt 随即和Bz 分量叉乘，形成另一向透镜主轴靠近的径向力Fr ，
c、径向力Fr 使电子向主轴偏转（聚焦）。
第二十二页，共五十一页。
三、电磁透镜
图7-1电磁透镜的聚焦原理示意图
激磁电流
相反时，
B反向。
d、电子到达 B 点，Br方向改变了180o，Ft 随之反向，但Ft 反向只能使Vt 变小，而不能改变Vt 方向。
因此，穿过线圈的电子仍然趋向于向主轴靠近。
第二十三页，共五十一页。
三、电磁透镜
电子穿过线圈，在磁场作用下做圆锥螺旋近轴运动。
因此，一束平行主轴的电子束通过电磁透镜将被聚焦在轴线上一点，即焦点。
图7-1电磁透镜的聚焦原理示意图
焦点
电子运动轨迹
为圆锥螺旋近
轴运动－聚焦。
第二十四页，共五十一页。
三、电磁透镜
电磁透镜对电子的聚焦
玻璃透镜对光的聚焦
电磁透镜对电子的聚焦作用：与光学玻璃透镜对平行入射光的聚焦作用十分相似，当有本质的不同。
第二十五页，共五十一页。
三、电磁透镜
3、带软铁壳和极靴的电磁透镜
将电磁线圈装在软磁壳中，其内侧开一道环状狭缝，可使导线外大量磁场集中在缝隙附近狭小区域，以增强磁场强度。
图7-2带有