简述电磁透镜的聚焦原理
简述电磁透镜的聚焦原理。以下文字资料由边肖为大家收集出版。让我们快速看一下它们。
1.聚焦反射镜
聚光器位于电子枪下方,一般由2 ~ 3级组成,自上而下称为第一级和第二级聚光器。
电磁透镜的结构和工作原理在前面已经介绍过了。在电子显微镜中设置聚光器的目的是将电子枪发射的电子束会聚成亮度均匀、照射范围可调的光斑,投射到下面的样品上。
C1和C2的结构相似,但极靴形状和工作电流不同,因此磁场强度和用途也不同。
C1是强磁场透镜,C2是弱磁场透镜,各级聚光镜可以一起用来调节照明光束光斑的直径,从而改变照明亮度的强弱。通常,电子显微镜的控制面板上有相应的调节旋钮。
C1和C2的工作原理是通过改变线圈中的电流来改变聚光透镜形成的磁场强度。磁场强度的变化可以使电子束的会聚点上下移动。电子束光斑在样品表面会聚越小,能量越集中,亮度越大。相反,当束斑发散时,当照射面积变大时,亮度降低。
通过调节聚光器电流来改变照明亮度的方法实际上是一种间接的调节方法,最大亮度受电子束流的限制。
如果我们想更大程度地改变照明亮度,只需调节上述电子枪中的栅极偏置,就可以从根本上改变电子束电流的大小。
C2通常配备一个可移动的光阑来改变光束照明的孔径角。一方面,它可以限制投射在样品表面的照明面积,从而保护样品不需要观察的部分免受电子束的轰击损伤;另一方面也可以减少电子散射等不利信号的影响。
2.物镜
样品室下方,靠近样品台,是电子显微镜中的第一个成像元件。即使是物镜上产生的最小误差也会通过多级高倍放大而明显曝光,所以它是电子显微镜最重要的组成部分之一,决定了一台电子显微镜的分辨率,可以说是电子显微镜的心脏。
特点物镜是一种短焦距的强磁透镜,在使用中对材料纹理纯度、加工精度、污染等工作条件要求极高。
提高电子显微镜分辨率指标的核心问题是对物镜的性能设计和工艺制造的综合检验。
尽可能焦距短,像差小,期望空大,方便样品操作,但其中有很多矛盾的环节。
它可以通过改变物镜的工作电流来调节焦距。
电子显微镜操作面板上的粗、细聚焦旋钮用来改变物镜的工作电流。
为了满足物镜的上述要求,不仅要在物镜内部设计样品台,以缩短物镜的焦距;还要配置好冷却水管,减少物镜电流的热漂移;此外,它还配备了可调节的可移动光圈以提高成像对比度,并配备了散光装置以实现高分辨率。
对于高性能电子显微镜,通过物镜安装一个以液氮为介质的抗污染冷阱来冷却样品。
3.中间镜和投影镜
在物镜下,依次设置中间镜、第一投影镜和第二投影镜,完成物镜成像的进一步放大任务。
从结构上看,都是类似的电磁透镜,但由于位置和功能不同,其工作参数、激发电流和焦距也不同。
电子显微镜的总放大率:
M=MO MI MP1 MP2
即物镜、中间镜和投影镜各自放大率的乘积。
在使用中需要改变电子显微镜的放大率时,需要相应地改变它们的焦距,这通常是通过改变中间镜和第一投影镜线圈的激励工作电流来实现的。
电子显微镜控制面板上的变倍按钮用来控制中间镜和投影镜的电流。
放大中间镜、投影镜等成像镜头的主要要求是:在尽可能缩短镜筒高度的情况下,可以获得高分辨率所需的最高放大率和寻找合适视场所需的最低放大率;可以进行电子衍射图像分析,可以进行选择性衍射、小角度衍射等特殊观察;还希望它们的像差、畸变和轴上散光尽可能小。
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