材料现代研究方法

第十章 透射电子显微镜

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第十章 透射电子显微镜10.1 电子波与电磁透镜

10.2 透射电镜的结构10.3 透射电镜样品制备方法

10.4 电子衍射材料现代研究方法

10.1 电子波与电磁透镜1

光学显微镜的分辨率极限电子波的波长 电磁透镜

23

45

电磁透镜的像差和分辨率电磁透镜的景深和焦长

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10.1.1 光学显微镜的分辨率极限任何显微镜的用途都是将物体放大，使物体上的细微部 分清晰地显示出来，帮助人们观察用肉眼直接看不见的 东西。

图10-1 两个光源成像时形成的Airy斑材料现代研究方法

10.1.1 光学显微镜的分辨率极限根据光学原理，两个发光点的分辨距离为：

(10-1)

(10-1)式可化简为：

(10-2)

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10.1.1 光学显微镜的分辨率极限

图10-2 电磁波谱图材料现代研究方法

10.1.2 电子波的波长电子显微镜的照明光源是高速运动的电子波。电子波 的波长取决于电子运动的速度和质量，即 λ =h/mv (10-3)

mv2/2=eU即 v=(2eU/m)1/2 λ = h/(2emU)1/2 m = m0/[1-(v/c)2]1/2 (10-4) (10-5) (10-6)

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10.1.2 电子波的波长表10-1 不同加速电压下电子波的波长(经相对论校正) 加速电压/kv 电子波波/Å 加速电压/kv 电子波波/Å 1 2 3 0. 388 0. 274 0. 224 40 50 60 0. 0601 0. 0536 0. 0487

45 10 20 30材料现代研究方法

0. 1940. 713 0. 122 0. 0859 0. 0698

80100 200 500 1000

0. 04180. 0370 0. 0251 0. 0142 0. 0087

10.1.3 电磁透镜透射电子显微镜中用磁场来使电子波聚焦成像的装置是 电磁透镜。

图10-3为电磁透镜的聚焦原理图材料现代研究方法

10.1.3 电磁透镜

图10-3为电磁透镜的聚焦原理图材料现代研究方法

10.1.3 电磁透镜

图10-4电磁透镜示意图材料现代研究方法

10.1.3 电磁透镜

图10-5 静电透镜示意图材料现代研究方法

10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率电磁透镜的像差分成两类，即几何像差和色差。 1.几何像差是因为透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的。 几何像差主要指球差和像散。 2.色差是由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变

而造成的。

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10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率(一)球差 球差即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区 域对电子的折射能力不符合预定的规律而造成的。 △rs=(1/4)Csα 3 (10-7)

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10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率

图10-6 球差示意图材料现代研究方法

10.1.4 电磁透镜的像差和分辨率(二)像散 像散是由透镜磁场的非旋转对称而引起的。 △rA=△fAα (10-8)

图10-7 像散示意图材料现代研究方法