文档介绍：关于电镜结构
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第一张，共五十三张，创建于2022年，星期日
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光学显微镜的局限性
1）一个世纪以来，人们一直用光学显微镜来揭示金属材料的显微组织，借以弄清楚组织、成分、性能的内在联系。但光学显微镜的分辨于象平面同一点，构成相应的象。
2）从不同物点出发的同方向同相位的电子，经透镜作用后，会聚于焦平面上一点，构成与试样相对应的散射花样。
电子显微镜可以提供放大了的象，电子波长又非常短，人们便自然地把电子显微镜视为弥补光学显微镜不足的有利工具。
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O
z
图5-4 （a）带铁壳的带极靴的透镜
O’
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有极靴
B（z）
没有极靴
无铁壳
z
图5-4（b）磁感应强度分布图
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电子透镜的缺陷和理论分辨距离

电子透镜也存在象差一类缺陷，使得实际分辨距离远小于理论分辨距离，对电镜分辨本领起作用的是球差、象散和色差。
1）球差
球差是由于电子透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的。
远轴的电子通过透镜是折射得比近轴电子要厉害的多，以致两者不交在一点上，结果在象平面成了一个漫散圆斑，半径为
（还原到物平面），则为球差系数， mm 。为孔径角，透镜分辨本领随增大而迅速变坏。
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α
P’
象
P’’
透镜
物
P
光轴
图5-5（a）球差
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2）象散
磁场不对称时，就出现象散。有的方向电子束的折射比别的
方向强，如图5-5（b）所示，在A平面运行的电子束聚焦在Pa点，
而在B平面运行的电子聚焦在Pb点，依次类推。
这样，圆形物点的象就变成了椭圆形的漫散圆斑，其平均半
径为
还原到物平面
为象散引起的最大焦距差；
透镜磁场不对称，可能是由于极靴被污染，或极靴的机械不
对称性，或极靴材料各项磁导率差异引起。象散可由附加磁场的
电磁消象散器来校正。
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平面B
PA
透镜平面
物
P
光轴
PB
fA
平面A
图5-5（b）象散
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3）色差
电子的能量不同，从而波长不一造成的。电子透镜的焦距随着电子能量而改变，因此，能量不同的电子束将沿不同的轨迹运动。产生的漫散圆斑还原到物平面，其半径为
是透镜的色差系数，大致等于其焦距，是电子能量的变化率。
引起电子束能量变化的主要有两个原因：一是电子的加速电压不稳定；二是电子束照射到试样时，和试样相互作用，一部分电子发生非弹性散射，致使电子的能量发生变化。
使用薄试样和小孔径光阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉，将有助于减小色差。
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能量为E的
电子轨迹
象1
透镜
物
P
光轴
图1-5（c）色差
能量为E- E的
电子轨迹
象2
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在电子透镜中，球差对分辨本领的影响最为重要，因为没有一种简便的方法使其矫正，而其它象差，可以通过一些方法消除
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4）理论分辨距离
光学显微镜的分辨本领基本上决定于象差和衍射，而象差基本上可以消除到忽略不计的程度，因此，分辨本领主要取决于衍射。
电子透镜中，不能用大的孔径角，若这样做，球差和象散就会很大，但可通过减小孔径角的方法来减小象差，提高分辨本领，但不能过小。
显微镜的分辨极限是
电镜情况下，，，
(1-15)
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可见，光阑尺寸过小（小），会使分辨本领变坏，这就是说，光阑的最佳尺寸应该是球差和衍射两者所限定的值。
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相对应的最佳光阑直径
式中的f 为透镜的焦距。将代入（1-15）可得
目