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材料分析测试复习题集与答案解析 1、分析电磁透镜对波的聚焦原理，说明电磁透镜的结构对聚焦实力的影响。 解：聚焦原理：通电线圈产生一种轴对称不匀称分布的磁场，磁力线围绕导线呈环状。磁力线上任一点的磁感应强度B 可以分解成平行于透镜主轴的重量Bz 和垂直于透镜主轴的重量Br 。速度为V 的平行电子束进入透镜磁场时在A 点处受到Br 重量的作用，由右手法则，电子所受的切向力Ft 的方向如下图（b ）；Ft 使电子获得一个切向速度Vt ，Vt 与Bz 重量叉乘，形成了另一个向透镜主轴靠近的径向力Fr ，使电子向主轴偏转。当电子穿过线圈到达B 点位置时，Br 的方向变更了180°，Ft 随之反向，但是只是减小而不变更方向，因此，穿过线圈的电子任然趋向于主轴方向靠近。结果电子作圆锥螺旋曲线近轴运动。当一束平行与主轴的入射电子束通过投射电镜时将会聚焦在轴线上一点，这就是电磁透镜电子波的聚焦对原理。（教材135页的图9.1 a,b 图） 电磁透镜包括螺旋线圈，磁轭和极靴，使有效磁场能集中到沿轴几毫米的围，显著提高了其聚焦实力。 2、电磁透镜的像差是怎样产生的，如何来消退或减小像差？ 解：电磁透镜的像差可以分为两类：几何像差和色差。几何像差是因为投射磁场几何形态上的缺陷造成的，色差是由于电子波的波长或能量发生肯定幅度的变更而造成的。几何像差主要指球差和像散。球差是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射实力不符合预定的规律造成的，像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的。 消退或减小的方法： 球差：减小孔径半角或缩小焦距均可减小球差，尤其小孔径半角可使球差明显减小。 像散：引入一个强度和方向都可以调整的矫正磁场即消像散器予以补偿。 色差：采纳稳定加速电压的方法有效地较小色差。 3、说明影响光学显微镜和电磁透镜辨别率的关键因素是什么？如何提高电磁透镜的辨别率？ 解：光学显微镜的辨别本事取决于照明光源的波长。 电磁透镜的辨别率由衍射效应和球面像差来确定，球差是限制电磁透镜辨别本事的主要因素。 若只考虑衍射效应，在照明光源和介质肯定的条件下，孔径角越大，透镜的辨别本事越高。若同时考虑衍射和球差对辨别率的影响，关键在确定电磁透镜的最佳孔径半角，使衍射效应斑和球差散焦斑的尺寸大小相等。 4、电子波有何特征？与可见光有何异同？ 解：电子波的波长较短，轴对称非匀称磁场能使电子波聚焦。其波长取决于电子运动的速度和质量，电子波的波长要比可见光小5个数量级。 5、电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响？说明电磁透镜的景深长、焦长长，是什么因素影响的结果？ 答：电磁透镜景深与辨别本事0r ?、孔径半角之间关系：.2200r tg r Df ?=表明孔径半 角越小、景深越大。透镜集长L D 与辨别本事0r ?，像点所孔径半角的关系： M r M r D L 002tan 2?=，M =，202M r D L ?= ，M 为透镜放大倍数。当电磁透镜放大倍数和辨别本事肯定时，透镜焦长随孔径半角减小而增大。