电子显微镜的原理和设计PDF电子书下载

目录 1

一、电子光学和电子显微镜的发展简史 1

二、电子光学的研究对象和基础知识 8

1．电子光学中的静电场和静磁场 8

2．电子在电磁场中的运动 9

3．电子的波动性 10

第一章 磁透镜 12

引言 12

1-1-1短磁透镜（弱磁透镜） 13

1-1磁透镜的分类及其性质 13

1-1-2带极靴的强磁透镜 16

1-2强磁透镜的理论与实验研究 17

1-2-1钟形场的理论计算 17

1-2-2黎伯曼的工作 19

1-2-3利用电子计算机研究磁透镜 21

1-3磁透镜设计简介 27

1-3-1磁透镜的设计步骤 27

1-3-2磁路的设计 28

1-4磁透镜的发展 31

1-4-1不对称磁透镜 31

1-4-2单场透镜 32

1-4-3单极靴磁透镜 33

1-4-4超导磁透镜 34

参考文献 35

第二章 高斯光学（旁轴光学） 37

引言 37

2-1高斯光学理想成象的规律 38

2-2电子透镜的焦点、焦距 41

2-2-1焦点、焦距的概念 42

2-2-2物镜、投影镜所对应的焦点、焦距 45

2-2-3透镜成象公式 46

2-3电镜的光路分析及典型光路图 47

2-3-1作图成象法 47

2-3-2电镜的光路图及典型实例 49

参考文献 51

第三章 电子光学的象差 52

3-1几何象差 52

3-1-1球差 54

3-1-2彗形差 55

3-1-3场曲、象散 56

3-1-4畸变 58

3-2-1色差 59

3-2色差和高斯光学的微扰 59

3-2-2磁透镜极靴非旋转对称象差——轴上象散 61

3-2-3磁透镜极靴轴线不合轴的象差 64

3-3偏转象差 64

3-3-1偏转畸变 65

3-3-2偏转场曲和象散 65

3-3-3偏转彗形差 66

3-4关于减小或消除电镜的象差 67

3-4-1球差和中心色差 67

3-4-2畸变 70

3-4-3边缘象差 73

参考文献 74

第四章 电子枪 76

引言 76

4-1电子枪的亮度 77

4-2电子枪中形成和控制电子束的机制 79

4-3实际电子枪的特性 83

4-3-1实际电子枪的特性 83

4-3-2自给偏压及其特性 84

4-4电子枪的改进与发展 88

4-4-1六硼化镧阴极（LaB6） 88

4-4-2场发射电子枪 91

参考文献 96

第五章 照明系统 97

引言 97

5-1聚光镜调节电子束的原理 98

5-1-1试样平面处束的照明孔径角 99

5-1-2试样平面处束电流密度和照明斑点半径 101

5-2双聚光镜原理 104

5-3照明系统的合轴要求及对中调整 106

5-4照明系统的电磁偏转器及其应用 109

参考文献 111

引言 113

第六章 成象系统和成象机制 113

6-1三级和四级成象系统的原理 116

6-1-1三级成象系统 116

6-1-2四级成象系统 119

6-2成象系统的合轴和聚焦 122

6-2-1成象系统的合轴调整 122

6-2-2成象系统的聚焦方法 123

6-3电子与试样的相互作用 126

6-3-1电子散射 126

6-3-2弹性散射与非弹性散射 127

6-3-3散射截面和微分散射截面 128

6-3-4非晶形试样与晶体试样的成象 131

6-4振幅衬度以及物镜光阑的作用 132

6-4-1振幅衬度的计算 133

6-4-2改善振幅衬度的方法 136

6-5相位衬度以及球差和失焦的影响 139

6-5-1入射波和散射波的波函数 139

6-5-2球差和失焦的影响 141

6-5-3传递函数的特性 143

6-5-4改善相位衬度的方法 150

参考文献 151

7-1-1衍射所决定的分辨本领 152

7-1电子显微镜的理论分辨本领 152

第七章 电子显微镜的分辨本领 152

7-1-2球差和衍射所决定的理论分辨本领 153

7-1-3各种象差对于分辨本领的影响 155

7-2实际分辨本领和放大率的测定 159

7-2-1拍摄高分辨本领照片的操作技术 159

7-2-2放大率的校准和测定 164

7-3费涅尔衍射条纹及其应用 165

7-3-1费涅尔衍射条纹 165

7-3-2利用费涅尔衍射条纹测量轴上象散 167

7-3-3消象散器 168

参考文献 170

8-1基本原理 171

第八章 扫描电子显微镜（Ⅰ） 171

8-2影响扫描电镜分辨本领的主要因素，各种信号成象时的分辨本领 176

8-3扫描电镜电子光学系统设计参量的理论极限 179

8-3-1球差引起的电子探针系统的理论限制 181

8-3-2电子衍射及透镜象差引起的理论限制 183

8-4几种近似的情况 188

8-4-1电子枪的初始电流Io 188

8-4-2受球差限制的束斑直径d球 189

8-4-3给定束流时的最小束直径 190

8-4-5球差与色差的比较 192

8-4-4受色差限制的束斑直径d色 192

参考文献 195

第九章 扫描电子显微镜（Ⅱ） 196

9-1DX-3型扫描电镜简介 196

9-1-1总体指标和技术性能 196

9-1-2仪器简介 197

9-2电子光学系统设计 203

9-2-1物镜 203

9-2-2电子光学光路 208

9-3扫描系统及放大率的调节 211

9-4-1二次电子信号的特点及探头的基本结构 214

9-4二次电子探头 214

9-4-2探头的基本问题——信噪比的理论极限及低噪声放大 215

9-4-3二次电子收集系统 217

9-4-4闪烁体 217

9-4-5光电倍增管 218

9-4-6影响噪声的其他因素 219

9-5仪器调整及分辨本领照片的拍摄 219

9-5-1调整和安装 220

9-5-2光阑的选择 221

9-5-3象散的消除 221

9-5-5高分辨本领拍照 222

9-5-4提高探针电流，降低噪声 222

9-6电子通道图象的原理及应用 231

9-6-1基本原理 231

9-6-2选区电子通道图象 233

参考文献 235

第十章 电子显微镜的发展 237

10-1超高分辨本领的扫描透射电镜 237

10-2超高压电镜 241

10-2-1超高压电镜的特点 242

10-2-2超高压电镜的性能和设计特点 244

10-3-2电子显微照片的电子计算机信息处理 248

10-3-1从二维照片再现三维的图象 248

10-3高分辨本领电子显微照片的光学处理方法和 248

电子计算机数值计算方法 248

10-3-3激光全息传氏变换的光学处理方法 249

10-4电镜电子光学问题的计算机辅助设计 251

10-4-1E．Munro等编制的程序 252

10-4-2J．W．Butler编制的CLOPT-4程序 252

10-4-3A．V．Crewe等编制的通用程序 253

10-4-4T．Matsuo等编制的TRIO程序 253

10-4-5P．w．Hawkes编制的电子光学专用计算机逻辑语言CAMAL 253

10-5结语 254

参考文献 255

附录Ⅰ 旋转对称场和电子轨迹方程 257

附录Ⅱ 典型磁透镜的分析研究和数据表格 262

Ⅱ-1磁场分布的计算 262

Ⅱ-2磁透镜电子轨迹和焦点焦距的计算 266

附录Ⅲ 计算典型磁透镜的球差和色差系数 279

Ⅲ-1球差系数Cs的计算及分析 279

Ⅲ-2色差系数Cc的计算及分析 283

参考文献 290

后记 291