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中国科学技术大学:《束流光学》课程教学资源(PPT课件讲稿)第二章 电子透镜

• 2.1 电子透镜概述 • 2.2 电子透镜主要参量和传输矩阵、场分布 • 2.3 常用静电透镜简介 • 2.4 常用磁透镜简介 • 2.5 电子透镜应用举例
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第2章电子透镜 ·2.1电子透镜概述 2.2电子透镜主要参量和传输矩阵、场分布 ·2.3常用静电透镜简介 ·2.4常用磁透镜简介 2.5电子透镜应用举例 本章的研究方法是:首先从共性人手,介绍“透镜”的主要参 量,其得名大半来自于几何光学,并建立这些量与传输矩阵的关系 和与场分布的近似关系.然后逐一介绍各种透镜,每种都大体上分 为几步:定性分析其聚焦特性:不同程度的定量分析一 可能时给 出尽量准确的解析式;必要的讨论.最后以应用举例收尾

2 第2章 电子透镜 • 2.1 电子透镜概述 • 2.2 电子透镜主要参量和传输矩阵、场分布 • 2.3 常用静电透镜简介 • 2.4 常用磁透镜简介 • 2.5 电子透镜应用举例

实空间 O为理想例子 相空间 Ar co0,聚焦元件 Q<0,散焦元件

3 实空间 z r A B C D 相空间 r r' A B C D O O O为理想例子 Q=0,无散焦或者聚焦元件 Q>0,聚焦元件 Q<0,散焦元件

现在我们具体分析电子光学的若干典型聚焦元件.本章只分 析轴对称透镜.示意图都是沿z轴的纵剖面(子午面) 2.1电子透镜概述 电子透镜分为静电透镜和磁透镜两种,又皆可按透镜作用范 围(有效场长度与焦距相比)分为短、长透镜:按强度(强者的焦距 短)分,则有强透镜区别于一般透镜 啊 。卤卤 透射电子显微镜 4

4 示意图都是沿z轴的纵剖面(子午面)

静电透镜 本章所谓静电透镜,无非几何形状为旋转对称、中空、按长度 与半径的比分别称为圆筒或膜片(亦可能有介于其间者,或可称为 圆环)的金属导体电极,加上不同的电位,用以形成V≠0的轴上 电位分布.否则,只可能是漂移段(V'=0)或加速段. FIRST ELECTROSTATIC LENS SECOND ELECTRO STATIC LENS SECOND FIRST FOCAL FOCAL POINT POINT SCREEN Ist ANODE 2nd ANODE FOCUSING) (ACCELERATING) FOCUS CONTROL 33NP018 electron-gun. 5

5 electron -gun

聚焦:V">0 散焦:V”0加速 V0加速 V0减速 V">0聚焦(E=r/2*V" V">0聚焦 V"<0散焦 V”0散焦 (P(z)·r)'+Q(x)·r=0 速度越慢的电子,聚焦效果越好 6

6 E V e V'>0 加速 V" >0聚焦 (Er=r/2*V") E V V'0聚焦 E V V'0 加速 V" <0 散焦 E V 速度越慢的电子,聚焦效果越好

具体将介绍几种静电透镜,诸如: 圆孔膜片透镜 它依仗外加的或偏低或偏高的电位,带“强制性”地使原先电场变 化比较均匀的区域变成不均匀:是这几种元件中唯一能够散焦的 透镜:常组合使用。 圆孔 可能的 1 膜片 轴上 2-0.20m 场分布 1-0.05mm R-0.60mm 3 022mm 0.50mm 0.50mm 100 等 电子光学系统常由若干透镜合成,其间的电极常“一身二任”, 圆孔膜片常在其余几类透镜或其“变种”中扮演角色,不称它为“单 透镜”似有些委屈

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浸没透镜 单个圆筒只能形成等位区,而双圆筒可在其间形成聚焦场:此类 透镜两边为不等值的等位区,因电位与光学的媒质折射率的对应 关系被类比而得名“浸没透镜” 浸没 透镜 (及变种,如) C-100W 可能的 【4 轴上 场分布2

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单透镜 如两边为等值的等位区而中间电位有变化,显然至少要有3个电极, 却因最类似于光学普通透镜(中间为高折射率媒质,两边为空气)》 被称为“单透镜” 单透镜及变种,如) 2 罗 等 可能的 轴上 场分布 风

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浸没物镜 电子枪等元件在极靠近阴极处建立加速、聚焦场的一类则被 叫做“浸没物镜”,其意视阴极为“物”,它被浸在透镜场的阴极电位 中,与此种光学元件相仿, 浸没 物镜 可能的 轴上 场分布 E R00 0.20m 075m 030mm .20 2000W 等 10

10

静电透镜 圆孔 浸没 浸没 类别: 膜片 透镜 (及变种,如)单透镜(及变种,如) 物镜 结构: 等 八 可能的 1 轴上 (及变种,如:) 场分布 等 等 11

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