图2-6几种透镜的轴向磁场强度分布（线圈电流相同）
如图2-5 在上下极靴附近有很强的磁场，与静电透镜比，焦距短，聚焦能力强。
特点：① 磁透镜对电子有旋转作用，所得到的电子光学像相对于物来说旋转了一个角度。
②磁透镜是可变焦距和可变倍率透镜 f?KVD?IN?2F
F与（IN）2成反比
场深大（200~2000nm） 焦深长（80cm）
四、电磁透镜的像差和理论分辨本领
旋转对称的磁场可以使电子束聚焦成像，但要得到清晰而又与物体的几何形状相似的图像，必须有以下几个前提： （1） 磁场的分布是严格轴对称的。 （2） 满足旁轴条件
（3） 电子的波长（速度）相同——折射率不同
实际的电磁透镜并不能完全满足上述条件，于是产生像差：
物面上一点散射出电子束不一定会聚在一点。 物面上个点并不按比例成像于同一平面。 结果：图像模糊不清；原物的几何形状不完全相似。 磁透镜的几何缺陷产生——几何像差 主要像差：球差
色差 轴上像散 畸变
1. 球差：
电磁透镜：远轴区对电子束的会聚能力比近轴区大（正球差） 球差最小弧散圆：在某一位置可获得最小的弥散圆斑，其半径为： Rsm?1MCSa3 4
2. 色差
产生原因：成像电子波长不同引起 加速电压不稳定
电子与物质相互作用——非弹性散射
最小弥散圆斑半径：
rc?CC??E E减小方法：减小试样厚度 3. 轴上像散：
产生原因：透镜磁场不是理想的旋转对称
极靴材料不均匀、加工精度、装配误差 污染
使透镜为近似的双对称场
最小弥散圆斑半径： 减小方法：消像散器
4. 畸变
正球差：远轴区对电子束会聚能力〉近轴区——枕型畸变 负球差：——桶型畸变 磁转角：——旋转畸变 5. 电磁透镜的分辨本领：
分辨本领除受λ影响外，还受衍射效应、球差、色差、轴上像散等因素的影响。其中以衍射效应和球差是最主要的，仅考虑衍射效应和球差时，电磁透镜的理论分辨本领为
rth?AC?
12S34 A为常数，约为0.4~0.5，决定于推倒时的不同假设。 电磁透镜的理论分辨本领为0.2nm。
随高压电子束做照明源及用低球差透镜，理论上可达0.1nm。
五、电磁透镜的场深和焦深
电磁透镜除分辨本领大（r=0.2~0.3nm）外，还具有场深大（影深），焦深长的特点。
1.场深：不影响分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离
2r D?
?当r=1nm α=10-3~10-2rad时，Df≈200~200nm.
故对加速电压为100KV的电镜，样品厚度一般控制在200nm以下，在透镜场深范围内，试样各种位均能调焦成像。
2. 焦深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下， 像平面可沿镜轴移动的距
离（Di）
Di=
2M2r?D?M2
当r=1nm α=10-2rad M=2000倍时 Di=80cm
注：这一结果只有在每级透镜的Df L1时才是正确的。
第二节 电子与固体物质的相互作用
电子与物质作用产生各种信号,利用这些信号可以进行透射电镀,扫描电镀,电子探针,饿歇电子能谱, X射线光电子能谱分析.
一.、电子散射
聚焦电子束沿一定方向入射试样时, 在原子库仑电场作用下, 改变运动方向----电子散射
弹性散射----只改变方向,不改变能量 (原子核对电子) 非弹性散射----既改变方向,也改变能量
↗ 热 能量减小: → 光 ↘ X射线 ↘ 二次电子 1. 原子核对电子的弹性散射
入射电子与原子核发生弹性碰撞时: m(原子核)﹥﹥m(电子) 所以电子只改变方向,不改变能量,相等于弹性碰撞----弹性散射
散射角α: α=Ze
2E0rn
其中 Z ---- 原子序数
E ---- 电子电荷 E0 ---- 入射电子能量 rn ---- 电子距原子核距离 (2---31)表明: Z大, E0小, r0小, X大
应用: 由于弹性散射的电子能量等于或者接近于入射电子能量E0, 因此是透射电镜中成像和衍射的基础.
2. 原子核对电子的非弹性散射
入射电子被库仑电势制动而减----非弹性散射 损失的能量 △E → X射线
由于能量损失不固定,X射线波长无特征值.波长是连续的,不能用来分析,反而在X射线谱上产生连续背底.
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