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2.1电子显微分析物理基础详解

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电子显微分析

电子显微分析

（3）电子光学可仿照几何光学把电子运动轨迹看成射线，并由此引入一 系列的集合光学参数来表征电子透镜对于电子射线的聚焦成像作用。
但应注意电镜中的电子光学：
（1）是真空中的静场，即电、磁场与时间无关，且处于真空中。
（2）入射的电子束轨迹必须满足离轴条件：
|
r
|2

0
(1)
dr
2
1
(2)
dz
• 旋转对称的 磁场对电子束有聚焦作用，能使电子束聚焦成像。产生这 种旋转对称非均匀磁场的线圈装置就是磁透镜。
• 目前电子显微镜中使用的是极靴磁透镜，它是在短线圈、包壳磁透镜的 基础上发展而成的。
• 磁透镜的作用使入射电子束聚焦成像。几种磁透镜的作用示意图如下：
• 磁透镜与静电透镜的比较：
磁透镜与静电透镜都可以作会聚透镜，但现代所有的透射电镜除电子光源外都 用磁透镜做会聚镜，主要因为：一是磁透镜的焦距可以做得很短，获得高 的放大倍数和较小的球差；二是静电透镜要求过高的电压，使仪器的绝缘 问题难以解决。
1. 电子在静电场中的运动
电子在静电场中受到电场力的作用将产生加速度。初速度为0的自由电 子从零电位到达V电位时，电子的运动速度v为：
v 2eV
(10)
m
即加速电压的大小决定了电子运动的速度。当电子的初速度不为零、
运动方向与电场力方向不一致时，电场力不仅改变电子运动的能量，
而且也改变电子的运动方向。如图1
近一、二十年，出现了联合透射、扫描，并带有分析附件的分析电镜。 电镜控制的计算机化和制样设备的日趋完善，使电镜成为一种既观察 图象又测结构，既有显微图象又有各种谱线分析的多功能综合性分析 仪器。
80年代后，又研制出了扫描隧道电镜和原子力显微镜等新 型的电子显微镜。 我国自1958年试制成功第一台电镜以来，电镜的设计、制 造和应用曾有相当规模的发展。主要产地有北京和上海。 但因某些方面的原因，国产电镜逐渐被进口电镜取代。

第四章 电子显微镜分析基础

第四章 电子显微镜分析基础

极靴小孔隙中。如图19.6(a)、(b)、(c)所示，(c)是一种强
磁透镜。由于透镜焦距与所采用的磁场相关 磁场越强 焦 距越短 放大倍数也就越大 电子显微镜的成像物镜大多采 用短焦距的强磁透镜
强磁透镜
2.3 电磁透镜的像差、分辨本领、景深和焦长
ro

2
理论上 电子显微镜的分辨率很高 但事实上 其分辨率远
2.4 电子显微镜与光学显微镜的对比 电子显微镜在分辨本领、放大倍数、景深、焦长等 许多方面有着明显的优点 它能把微区（几个微米）、
甚至超微区（10nm以下）把形貌、成分、结构三个主
要测试方面的内容密切结合起来进行研究
电子显微镜的发明及发展开拓了许多新的研究领
域 但电子显微镜也有一些局限性 需要光学显微镜和
第4章
电子显微镜分析基础
一、光学显微镜的分辨率
人眼分辨极限只有0.2mm 光学显微镜的分辨极限是
0.1μm 电子显微镜的分辨率普遍达到0.3nm 最好的电
子显微镜的分辨率已经达到0.07nm 一般原子、离子半
径大约在0.1nm左右
在电子显微镜下可以直接观察到分子 甚至原子的世界 这
个分辨能力比人眼高出了近100万倍 比最好的光学显微
2.3.2电磁透镜的分辨本领 分辨本领取决于透镜的像差和衍射效应所产生的 散焦斑（或称埃利斑）尺寸的大小 光学显微镜在最佳 情况下 分辨本领可以达到照明光波波长的二分之一 电子束波长比可见光波长小五个数量级 如果电磁透镜 像差（特别是球差）能得到较好的矫正 那么它的分辨 本领理应达到照明波的半波长0.002nm极限值（按加速
1 eV m 2 2
式中 e为电子电荷绝对值 V为加速电压(kV) ν为电子运动速 度 m为电子的质量 从上式可以得到电子运动的速率为：

材料研究方法第四章电子显微分析[可修改版ppt]

材料研究方法第四章电子显微分析[可修改版ppt]
材料研究方法第四 章电子显微分析
电子显微分析
电子显微镜光学基础 透射电子显微分析 扫描电子显微分析 电子探针X射线显微分析
§1 电子显微镜光学基础
一、光学显微镜的局限性 二、电子的波性及波长 三、电磁透镜的像差和理论分辨本领 四、电磁透镜的场深和焦深
一、光学显微镜的局限性— 分辨本领有限
P—动量 m —电子质量 h—普朗克常数 —波长 v —电子运动的速度
De Broglie 波：h/mv
加速电子的动能与 电场加速电压的关系为：
—电子的速度 V —加速电压 m—电子静止质量
与V的关系式
➢ 加速电压较低时
h 12.25(埃）电子束的波
2m0eV V
长随电子枪 加速电压的
➢ 加速电压较高时
增高而减小
12.25
(埃）
V（ 10.9781506V）
当加速电压为100kV时，电子束的波长约为可见光波长的 十万分之一。 因此，若用电子束作照明源，显微镜的分辨本领要高得多。
三、电磁透镜的像差和理论分辨本领
•电磁透镜在成像时会产生像差。 像差：不汇聚在一点；不按比例成像；不相似。
* 像差分为：几何像差和色差两类。
相似性：成像原理类似 不同点： （1）OM以可见光作照明束；TEM以电子束为照明 束。 （2）在OM中，将可见光聚焦成像的是玻璃透镜；
在TEM中，相应的为磁透镜。 （3）TEM的像分辨本领高，同时兼有结构分析的功
1、工作原理
透
射
电
照明源：聚焦电子束
子 显
试样：对电子束透明的薄膜
§2 透射电子显微分析
利用透射电子显微镜可以观察和分析材料的 形貌、组织和结构 透射电子显微镜是一种高分辨宰、高放大倍 数的显微镜。它用聚焦电子束作为照明源，使 用对电子束透明的薄膜试祥(几十到几百nm)， 以透射电子为成象信号。

电子显微学的理论基础

电子显微学的理论基础

电子显微学的理论基础电子显微学是一种研究物质微结构的重要工具，随着电子技术的不断发展，电子显微学也逐渐成为了现代科学研究的基础设施之一。

然而，要理解电子显微学的工作原理和实现方式，我们需要先掌握一些物理学的基本概念。

电子的波粒二象性在一般情况下，我们认为物质波和电磁波是两种不同的波动形式。

然而，在物理学中，我们发现电子也具有波粒二象性的特征。

简而言之，当电子以足够高的速度靠近物体时，它们会发生散射并与物体发生相互作用，从而产生衍射现象。

这种衍射就是电子显微学的核心原理之一。

由于电子是一种具有质量的粒子，因此，在运动过程中它们会具有一定的动能。

当电子的运动速度与光速相当时，根据爱因斯坦的相对论理论，我们可以发现电子的能量将与其速度成平方关系。

因此，如果我们将电子束加速至高速度，其动能将远高于机械运动能量，从而测试物质的微观性质。

电子束的原理电子显微镜的基本原理与光学显微镜相似，都是通过透过或反射电子束来获得图像。

当电子束通过物体时，其波长将会与其动能成反比。

因此，如果我们将电子束加速至高速并让其穿过样本，它将因摆脱旁边原子的束缚而穿过样本的原子结构，从而将互相干涉的电子波与空气中的原子散射电子峰相平行地扩散开来，形成高分辨率的扫描图像。

电子显微学的透射和反射模式电子显微学有两种基本模式：透射模式和反射模式。

在透射模式中，电子束通过样品并在检测器上创建影像。

样品必须是薄的，足以让电子穿过并与其相互作用，但又足够厚，以保留样品内部结构的信息。

因此，透射模式通常用于分析生物样品和非结晶性材料。

反射模式则是通过检测电子在样品外部反射的方式来获得影像。

这种模式适用于分析表面和晶体样品，可以提供更高的分辨率和样品表面的详细信息。

电子显微学的局限性虽然电子显微学有许多优点，但同时也存在一些局限性。

首先，它需要高度专业化的设备和技术，成本相对较高，限制了大规模应用。

其次，样品必须是晶体状或非挥发性薄膜状。

这意味着大部分的样品必须用精细的切片制备，并且某些材料(如生物材料)需要加上防护层。

电子显微分析知识点总结大全

电子显微分析知识点总结大全

电子显微分析知识点总结（粗字体为重点）
第一讲电子光学基础
1、电子显微分析特点
2、Airy斑概念
3、Rayleigh准则
4、光学显微镜极限分辨率大小：半波长，200nm
5、电子波的速度、波长推导公式
6、光学显微镜和电子显微镜的不同之处：光源不同、透镜不同、环境不同
7、电磁透镜的像差产生原因，如何消除和减少像差。

8、影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素，如何提高电磁透镜的分辨率
9、电子波的特征，与可见光的异同
第二讲TEM
1、TEM的基本构造
2、TEM中实现电子显微成像模式与电子衍射模式操作
第三讲电子衍射
1、电子衍射的基本公式推导过程
2、衍射花样的分类：斑点花样、菊池线花样、会聚束花样
3、透射电子显微镜图像衬度，各自的成像原理。

第四讲TEM制样
1、粉末样品制备步骤
2、块状样品制备减薄的方法
3、块状脆性样品制备减薄——离子减薄
4、塑料样品制备——离子减薄
5、复型的概念、分类
第五讲SEM
1、电子束入射固体样品表面会激发的信号、特点和用途
2、SEM工作原理
3、SEM的组成
4、SEM的成像衬度：二次电子表面形貌衬度、背散射电子原子序数衬度、吸收电子像的
衬度、X射线图像的衬度
第六讲EDS和WDS
1、EDS探测系统——锂漂移硅固体探测器
2、EDS与WDS的优缺点
第七讲EBSD
1、EBSD的应用
第八讲其它电子显微分析方法
1、各种设备的缩写形式。

电子显微分析简述

电子显微分析简述

电子显微分析在材料研究中的应用

1、形态分析 2、元素的存在状态分析 3、玻璃的非晶态结构分析 4、材料断面的研究 5、晶界（微观研究） 6、微区结构分析 7、高分子材料的研究 8、………………….等等
电子与固体物质相互作用的物理信号
总结如下：
1、背散射电子 2、二次电子 SEM TEM EPMA
煤灰/硫化物混合颗粒的TEM图象
海盐气溶胶颗粒；匈牙利上空大陆大气层中收集到的煤灰/硫化 物混合颗粒
沙尘暴的矿物颗粒
生物磁铁矿晶体的完好晶形 （TEM照片）
Bi－系超导氧化物的堆积缺陷层调整 Stacking fault（堆垛层错） Layer modulation（层状调制结构）
Back to
矢量与r不垂直。这时g的端点落在第非零层倒易点平面。
与 ruvw 的关系示意图 ruvw
非零层倒易面
g g
零层倒易面
晶体对电子的衍射现象，可用布拉格定律来描 述
2dhkl sinθ = n λ 又等价于衍射方程
k´-k=g
θ sample
Beam
θ g k k′
4. 倒易点阵与电子衍射图的关系
塑料一级复型图像衬度
二
衍射衬度
衍射衬度是来源于晶体试样各部分满足布拉格反射条 件不同和结构振幅的差异。
明场像 上述采用物镜光栏将衍射束挡掉，只让透射束 通过而得到图象衬度的方法称为明场成像， 所得的图象称为明场像。 暗场像 用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束，而只让 一束强衍射束通过光栏参与成像的方法，称 为暗场成像，所得图象为暗场像。
O O / O* G 50
在这个平面内的低指数倒易点 都落在反射球上
5. 倒易阵点的权重---结构振幅(结构因数)

电子显微分析

1924年，德布罗意（Broglie De）证明粒子在 高速运动的时候会发射出一定波长的电磁辐射。
这种波的波长（λ）与粒子运动速率（υ）、 粒子质量（m）之间存在以下关系：
λ＝h/mυ
式中为普朗克（Planck）常量。
表1 电子波长（经相对论校正）
加速电压/kV
1 2 3
4 5 10 20 30
电子波长/nm
6 透射电子显微镜
(1)透射电子显微镜结构 (2)透射电子显微镜性能 分辩率\放大倍率\加速电压相机长度 (3)透射电子显微镜的图像原理
1)电子衍射 2)质量-厚度衬度像 3)电子衍射 4)衍射衬度像 5)相位衬度像 (4)样品的制备
晶体化学CAI
7 扫描隧道显微镜 8 原子力显微镜 9 其他研究方法
☆光学显微镜： ⑴带偏光、反光附件，⑵锥光附件，⑶费氏台 及旋转针，⑷热台及冷台，⑸油浸法应用，等等
3 电子束与物质的作用
（1）背散射电子 （2）二次电子（扫描电子显微镜） （3）吸收电子 （4）透射电子（透射电子显微镜） （5）特征X射线（电子探针X射线显微分析仪） （6）连续X射线 （7）X荧光射线（X荧光谱仪） （8）俄歇电子（俄歇电子谱仪） （9）阴极荧光射线（阴极发光谱仪） （10）电子束感生电效应
图像格子像子 ☆光学显微镜 产生七色光的颜色及干涉颜色
⑨主要图像 ★电子显微镜： 透射电子像， 二次电子像， 背散射电子， 吸收电子像， X射线面扫描像， X射线扫描像 ☆光学显微镜： 光学透射像，反射像及其他干涉像，光的吸收
反射、透过形成光学图像
⑩主要附件
★电子显微镜： ⑴电子衍射装置，⑵特征X射线波谱仪，⑶特 征X射线能谱仪，⑷电子能量损失谱仪，⑸俄歇电 子谱仪，⑹阴极发光装⑺电子通道花样附件，⑻微 粒分析仪，⑼热台，冷台，⑽拉伸、旋钮、压缩， ⑾电动势放大器，等等

篇电子显微分析PPT课件


带有带有极靴的磁透镜
极靴——进一
步缩小磁场轴 向宽度，在环 状间隙两边， 接出一对顶端 成园锥状的极 靴，可使有效 磁场集中到沿 透镜轴几mm范 围。
习题
• 电子波有何特征?与可见光有何异同? • 分析电磁透镜对电子波的聚焦原理，说明电磁透镜
的结构对聚焦能力的影响。 • 电磁透镜的像差是怎样产生的?如何消除和减少像差? • 说明影响光学显微镜和电磁透镜分辨率的关键因素
安培电流）,钨丝表面电子获得大于逸出功的 能量，开始发射
（1）电子枪
• 阳极： • 加速从阴极发射出来的电子，以获得所
须的足够大的动能 • 阳极板放在阴极的下方，阳极板的中心
小孔对准钨丝的尖端 • 一般是阳极接地，阴极带有负高压
（1）电子枪
• 阳极板存在的问题： • 如过分缩小阳极小孔，穿过小孔的电子
光学显微镜的局限性
• 可见光的波长在 • 对玻璃透镜来说，取最
3900~7600埃，则 大孔径半角α=70～750，
其极限分辩率为
在物方介质为油的情况
2000埃
下，，那么其数值孔径
• 半波长是光学玻璃 nsinα=1.25~1.35
透镜分辨本领的理
论极限
∆r。=(1/2)
2.1.2 电子性质
• 高速运动的电子所具有的动能: eU 1 mv 2 2
•
高分辨电镜（HRTEM）
•
透射扫描电镜（STEM）
•
分析型电镜（AEM）等等。
• 入射电子束（照明束）也有两种主要形式：
•
平行束：透射电镜成像及衍射
•
会聚束：扫描透射电镜成像、微分析及微衍射
TEM的主要发展方向：
(1) 高电压：增加电子穿透试样的 能力，可观察较厚、较具代表 性的试样，现场观察辐射损伤; 减少波长散布像差; 增加分辨 率等，目前已有数部2-3MeV的 TEM在使用中。左图为200keV TEM之外形图。

【材料课件】第二章电子显微分析

❖ 2）分辨率较低；
❖ 3）产生与Z有关，
❖ 与形貌有关。
❖ 2、二次电子（secondary electrons, SE）
❖ 入射电子在试样内产生二次电子,所产生的二次 电子还有足够的能量继续产生二次电子，如此继 续下去，直到最后二次电子的能量很低，不足以 维持此过程为止。
特点：
❖ 1）能量低，为2-3ev。
❖ 四、影响透镜分辨率的因素：
❖ 1、球差
❖
球差是由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束
的会聚能力不同而造成的。 透镜球差图
❖
❖2、色差 ❖ 普通光学中不同波长的光线经过透镜时，因折射率 不同，将在不同点上聚焦，由此引起的像差称为色差。 电镜色差是电子波长差异产生的焦点漂移。 ❖透镜色差图
❖ 3、轴上像散 ❖ 轴上像散又可简称为像散，它是由于透镜磁
❖ 当试样厚度小于入射电子的穿透深度时，入射电 子将穿透试样，从另一表面射出称为透射电子。如 果试样很薄，只有10-20nm的厚度，透射电子的 主要组成部分是弹性散射电子，成像比较清晰，电 子衍射斑点也比较明锐。
❖ 6、X射线 ❖ X射线（包括特征X射线、连续辐射和X光荧光）
信号产生的深度和广度范围较大。 ❖ 荧光X射线是特征X射线及连续辐射激发的次级
❖ 方法：
❖ 1、透射电镜（TEM） ❖ 2、扫描电镜（SEM） ❖ 3、电子探针（EMPA）
光学显微镜ห้องสมุดไป่ตู้
优点： 简单，直观。
局限性：分辨本领低（0.2微米）；只能观察表面形 貌；不能做微区成分分析。
化学分析
优点： 简单， 方便。
局限性：只能给出试样的平均成分，不能给出所含 元素随位置的分布；不能观察象 。
特征辐射。X射线在固体中具有强的穿透能力，无 论是特征X射线还是连续辐射都能在试样内达到较 大的范围。

电子显微分析基础

7
5.1.3 核外电子对入射电子的散射
（1）散射时入射电子所损失的能量部分转变为热； （2）部分使物质中的原子发生电离或形成自由载流子； （3）并伴随着产生二次电子、俄歇电子、特征X 射线、特征能
量损失电子、阴极发光和电子感生电导等有用信息
不利影响：在电子衍射及透射电镜成像中引起色差 而增加背景强度及降低图像衬度。
ΔE = hγ = hc /λ
可见，能量损失越大，X 射线的波长越短。 不利影响：产生的X 射线是连续的无特征波长的X
射线，不能反映样品结构或成分特征，反而产生背 景信号，影响成分分析的灵敏度和准确度，对X 射 线衍射不利。 作用：连续 X 射线谱的强度数据可用于分析颗粒样 品和粗糙表面样品的绝对浓度。
材料科学研究方法 ——第五章电子显微分析基础
（电子与物质的相互作用）
1
一、电子信号在电子显微分析中的应用
X 射线 轫致辐射 阴极发光 俄歇电子
俄歇电 子谱仪
电子 探针
入 射 电 子 束
样品
ห้องสมุดไป่ตู้透射电子
二次电子
扫
反射电子
描
电
吸收电子
镜
衍射电子
透射 电镜
2
5.1. 物质对入射电子的散射
散射定义：当一束聚焦电子沿一定方向射到样品
上时，在样品物质原子的库仑电场作用下，入射 电子方向将发生改变，称为散射。
1. 散射类型 ①弹性散射改变轨道，能量不变
②非弹性散射改变轨道，能量改变
3
5.1.1 原子核对电子的弹性散射
当 用入，射入电射子电从子距偏原离子入核 射方r 向n处。经此过即时原，子由核于对原电子子核的的弹正性电散荷射的吸引作
11
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1986
1935年德国人Knoll提出扫描电镜原理。 1965年商用扫描电镜
10
目录
历史背景 电子产生---电子枪 电子光学 电子与固态物质的相互作用 探测器
11
电子产生
热激发电子 场激发电子, 阴极射线
热电子和场电子主要用于电镜的电子源 光（激发）电子 光电子主要用于光电子分析的探测信号 电子激发电子 详见电子与固态物质的相互作用
12
热电子电子枪
W丝或LaB6
加热灯丝(W灯丝)或晶体(LaB6), 在灯丝尖端产生电子云 使用带有光阑的阳极吸引电子, 并加速, 形成电子束 特征: – 电子云直径(发射源直径)大, 需 要大的聚焦 – 电子能量分布(色差)较大 – 低加速电压时, 光阑遮挡了大 量电子, 有效束流很小
阴极
Cross-over
h h P mv
V (1 0.978810 V )
Å
8
显微镜
• 光学显微镜 • 电子显微镜
• 扫描探针显微镜
• 超分辨光学显微镜
9
电子显微镜
1931年鲁斯卡发明创制了第一台透射电 子显微镜，并拍摄了金和铜的表面图像， 其放大倍数17倍。 1939年，西门子公司生产出分辨本领优 于10nm的商品电子显微镜 20世纪60年代开始超高压TEM。
光学参量
20
电子在静电场中的运动
v1 V1
等电位面 B
A
V2

电场对电子作用力的 方向总是沿着电子所 处的等电位面的法线， 从低电位指向高电位 电子沿等电位面切线 方向电场力的分量为 零，即 v1sin =v2sin
电场中等电位面是对电子 折射率相同的表面 21
v2
电子在等电位面的折射
电子在静电场中的运动
亮度 <105 <106
冷场
107~109
Schottky
5x108
1nm束斑电流
最大束流 能量分辨率(最小)
0.1 pA
1000 nA 1.5 eV
1 pA
1000 nA 0.8 eV
100~1000 pA
3 nA 0.26 eV
500 pA
300 nA 0.30 eV
能量分辨率(3nA束流) 2.0 eV
J.J.汤姆生判断：它们同样的带电粒子，这种带电粒 子比原子小千倍，是原子的组成部分，是物质的更基 本的单元。
4
回顾劳埃的故事
劳埃的知识背景：理论物理：光学 ，辐射，X射线等，坚信原子论。 劳埃设想X射线是波而且波长非常短 ；劳埃进一步设想晶体作为光栅（ 点阵常数为光栅常数），必定发生 衍射。 在劳埃的鼓励下，索末菲的助教弗 里德利和伦琴的博士生尼平在1912 年4月实施了著名的晶体衍射实验， 观察到了有序衍射斑点。 劳埃推导了劳埃方程，做出了该科 学发现。
15
பைடு நூலகம்
场发射电子枪
冷场发射枪：阴极为单晶钨丝，尖端半径约 100nm，阴极尖附近的电场可达103V/um, 不 必加热可发射电子。
Schottky（肖特基）场发射电子枪：阴极为 ZrO/W，工作时需要加热到1800K。
16
电子枪特性比较
W灯丝 LaB6灯丝
灯丝材料 钨丝 LaB6晶体
冷场
钨丝
Schottky
阳极
13
晶体(LaB6) 灯丝热发射电子枪
14
场发射电子枪
W/ZrO2 发射极
使用强电场直接将电子从灯丝尖端拉 出 特征:
– 发射源直径即灯丝尖端直径, 比W灯丝小 103量级. – 电子能量分布(色差)非常小.
抑制极
真实 电子源
阳极 (提取极)
– 电子束亮度大, 比W灯丝大 103量级. 因 此可以实现更小的成象束斑和低加速电 压下成象.
5
科学发现/科学研究的基本方法步骤
阅读文献形成基本认识 提出关键的假设：科学思想、idea 设计关键实验 做出科学解释既科学发现
科学发现/科学研究中什么最重要？ 科学思想、思路 idea
6
电子相关知识传承
1906
1897-99年，汤姆逊发现电子。
电子的质量 9.109 382 15(45) × 10 -31 kg，或 5.485 799 094 3(23) × 10-4 amu
因为：v=(2eV/m)1/2 v1sin =v2sin 所以有： sin /sin =(V2/V1)1/2=n n—折射率
材料分析技术
主讲 东南大学材料科学与工程学院
万克树
材料学院A楼： Room 420 答疑时间：周一上午 keshuwan@ 2018年10月11日
1
第二章 电子显微分析
物理基础 2学时 透射电镜 4学时 扫描电镜 2学时
2
电子束分析物理基础目录
历史背景 电子产生---电子枪 电子控制：电子光学 电子与固态物质的相互作用 电子探测
Flashing Never
1.0 eV
Never
0.7 eV
Every few Hours
0.5 eV
Never
18
目录
历史背景 电子产生---电子枪 电子控制：电子光学 电子与固态物质的相互作用 探测器
19
几何光学
聚焦 折射面 透镜使光线聚焦 旋转对称面 焦点、焦距、物 距、像距
电子光学
电磁透镜（电场和磁场） 旋转对称的电场或磁场产 生的等位面 焦点、焦距、物距、像距
3
电子发现
1897-99年， J.J.汤姆生发现电子：
–
–
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–
1897测量阴极射线荷质比，判定阴极射线的微粒要比普通 分子原子小得多。 光电效应是1887年赫兹发现，但光电流的本质未知。1899 年，J.J.汤姆生用磁场偏转法测光电流的荷质比。 热电发射效应是1884年爱迪生（T. Edison）发现。1899年， J.J.汤姆生同样用磁场截止法测其荷质比。 β射线是1898年卢瑟福（E. Rutherford）发现，贝克勒尔用 磁场和电场偏转法测得β射线的荷质比。
钨丝表面镀ZrO2
工作温度
尖端半径 (虚拟)发射源直径 阳极电场
2700K
~100um ~104nm 很小
2000K
~10um ~104nm
300K
<0.1um ~3nm
1800K
~0.5um ~20nm
<104V/cm 107~108V/cm 106~107V/cm
17
电子枪特性比较
W灯丝 LaB6灯丝
测定比荷e/m 实验装置
1925年，德布罗意提出电子的波动性。
1929
1927年，电子衍射实验证明了电子波动性。
1937
Bell实验室 戴维森-革末实验
University of Aberdeen 乔治 汤姆逊
7
电子的波长
1 2 E mv eV 2
12 .25 V

12.25
Å
6