电磁透镜 电磁透镜焦距 K:与线圈相关的常数 f≈ :经相对论校正后的电子加速电压 1:激磁电流 W:激磁匝数 1)电磁透镜焦距与激磁安匝数(W) 的平方成反比，也就是说， 无论激磁电流()方向如何改变，焦距总是正的，这表明电 磁透镜总是会聚透镜。 2)激磁线圈匝数()是固定不变的，只要调节激磁电流就可方 便地改变电磁透镜的焦距。 变焦距或变倍率的会聚透镜，有别于光学透镜 36
36 K:与线圈相关的常数 V:经相对论校正后的电子加速电压 I:激磁电流 N:激磁匝数 电磁透镜 电磁透镜焦距 1）电磁透镜焦距与激磁安匝数（IN）的平方成反比，也就是说， 无论激磁电流（I）方向如何改变，焦距总是正的，这表明电 磁透镜总是会聚透镜。 2）激磁线圈匝数（N）是固定不变的，只要调节激磁电流就可方 便地改变电磁透镜的焦距。 变焦距或变倍率的会聚透镜，有别于光学透镜
光学透镜的像差 Axial Chromatic Aberration Blur =0.30 mm 在轴像差 =m==450nm Single Lens 550nm ===650nm 色差 球差 倾气光线不能以点的方式集中于成橡面 12 轴外平行光线束 底像点 离轴像差 主光线 光铂 慧差 象散 畸变 37 场曲 畸变
光学透镜的像差 37 在轴像差 离轴像差 畸变 色差 球差 慧差 象散 场曲 畸变
电磁透镜的像差 ·球差及其消除 由于电磁透镜近轴区域（也称傍轴区域）对电子束的折射能力与远轴区 域不同而产生，最小散焦斑半径折算到透镜物平面时，由下式确定： Ar、=△s'/M=Ca M为透镜的放大倍率，Cs为球差系数 样品 α为透镜孔径半角 物镜 物镜光阑，背焦平面 随着增大，透镜分辨率将迅 速变差，为减小球差，孔径半 角宜取得小 物镜像平面 小孔径角成像 38
• 球差及其消除 电磁透镜的像差 由于电磁透镜近轴区域(也称傍轴区域)对电子束的折射能力与远轴区 域不同而产生，最小散焦斑半径折算到透镜物平面时，由下式确定： M为透镜的放大倍率，Cs为球差系数 α为透镜孔径半角 随着α增大，透镜分辨率将迅 速变差，为减小球差，孔径半 角α宜取得小 3 rs rs ' / M Cs 38 小孔径角成像
电磁透镜的分辨率 Diffraction limited resolution(Rayleigh criterion): 0.61λ 0.61λ (A) (C) 0.61 d三 B nsina C 一对矛盾 Aberration limited resolution: P dCs=Csa3 Resolution determined by C 一种粗略方法是通过球差和衍射误差之和来求出透镜分辨本领： d=C、a3+0.61/a @opt=(0.614/3C)4 电子显微镜中物镜的球差系数是1mm dnm=AC24(4=1.2) 数量级，当在100kV加速电压下，电 子波长)=0.0037nm,那么最佳孔径 半角5*103rad 39
39 Diffraction limited resolution (Rayleigh criterion): Aberration limited resolution: Resolution determined by Cs 电磁透镜的分辨率 d C α 0.61λ / α 3 s 一种粗略方法是通过球差和衍射误差之和来求出透镜分辨本领: 1 4 opt s 0 61 3 / α . λ / C 1.2 1 4 3 d A Cs λ A / min 电子显微镜中物镜的球差系数是1 mm 数量级，当在100 kV加速电压下，电 子波长λ = 0.0037 nm，那么最佳孔径 半角5*10-3 rad 一对矛盾
电磁透镜的分辨率 Diffraction limited resolution(Rayleigh criterion): 0.61λ 0.61λ d ≈ nsina C Lens Cs=0 Aberration limited resolution: Cs≠0 dcs=Csas Resolution determined by Cs dcs Plane of least confusion Disk diameter =0.5Cs3 Gaussian dmtn=0.91(Cs3)4 image plane Disk diameter =2CsB3 Spherical aberration in the lens 40 o
Spherical aberration in the lens 40 Diffraction limited resolution (Rayleigh criterion): Aberration limited resolution: d d dCs Resolution determined by Cs 电磁透镜的分辨率