第7章电子光学基础一光学显微镜的局限性图（a）点O1、O2形成两个Airy斑；图（b）是强度分布。两个Airy斑明显可分辨出。其中r0——最小分辨距离*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。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）电子波根据德布罗意物质波的假设，即电子具有微粒性，也具有波动性。h——Plank常数，m——v——电子速度.磁透镜114）电磁透镜使电子会聚的原理O电子在磁场中要受到磁场作用力：结论：1）所有从同一点出发的不同方向的电子，经透镜作用后，交于象平面同一点，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。O3）磁透镜结构剖面图四、电子透镜的缺陷（像差）和理论分辨距离α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满散圆斑。平面B磁场不对称时，就出现象差。有的方向电子束的折射比别的方向强，如图所示，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。圆形物点的象就变成了椭圆形的漫散圆斑。能量为E的电子轨迹电子的能量不同，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.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r05电子透镜的景深和焦深αr02r0M2r0M1.6电镜的主要结构目前，风行于世界的大型电镜，分辨本领为2~3埃，电压为100～500kV，放大倍数50~1200000倍。由于材料研究强调综合分析，电镜逐渐增加了一些其它专门仪器附件，如扫描电镜、扫描透射电镜、X射线能谱仪、电子能损分析等有关附件，使其成为微观形貌观察、晶体结构分析和成分分析的综合性仪器，即分析电镜。它们能同时提供试样的有关附加信息。高分辨电镜的设计分为两类：一是为生物工作者设计的，具有最佳分辨本领而没有附件；二是为材料科学工作者设计的，有附件而损失一些分辨能力。另外，也有些设计，在高分辨时采取短焦距，低分辨时采取长焦距。日本日立公司H－700电子显微镜，配有双倾台，并带有7010扫描附件和EDAX9100能谱。CM200-FEG场发射枪电镜JEM-2010透射电镜PhilipsCM12透射电镜2光学显微镜和电镜光路图比较光源电镜一般是电子光学系统、真空系统和供电系统三大部分组成。1.电子光学系统图1-9是近代大型电子显微镜的剖面示意图，从结构上看，和光学透镜非常类似。1）照明部分（1）阴极：又称灯丝，一般是由0.03~0.1毫米的钨丝作成V或Y形状。（2）阳极：加速从阴极发射出的电子。为了安全，一般都是阳极接地，阴极带有负高压。（3）控制极：会聚电子束；控制电子束电流大小，调节象的亮度。阴极、阳极和控制极决定着电子发射的数目及其动能，因此，人们习惯上把它通称为“电子枪”。阴极（接负高压）2）成象放大部分这部分有试样室、物镜、中间镜、投影镜等组成。（1）试样室：位于照明部分和物镜之间，它的主要作用是通过试样台承载试样，移动试样。近代高性能电镜一般都设有两个中间镜，两个投影镜。三级放大放大成象成象和极低放大成象示意图如下所示图1-12（a）高放大率物镜关闭无光阑3）显象部分这部分由观察室和照相机构组成。在分析电镜中，还有探测器和电子能量分析附件。如下图所示。扫描发生仪2.真空系统为了保证真在整个通道中只与试样发生相互作用，而不与空气分子发生碰撞，因此，整个电子通道从电子枪至照相底板盒都必须置于真空系统之内.3.供电系统透射电镜需要两部分电源：一是供给电子枪的高压部分，二是供给电磁透镜的低压稳流部分。电源的稳定性是电镜性能好坏的一个极为重要的标志。所以，对供电系统的主要要求是产生高稳定的加速电压和各透镜的激磁电流。近代仪器除了上述电源部分外，尚有自动操作程序控制系统和数据处理的计算机系统。