徕卡显微镜——电子透镜的光学参量和基本公式

徕卡显微镜的电子在电磁场中的运动轨迹在数学上可用一种微分方程来描述。一般说来这种方程组相当复杂的。但理论研究指出，如果加以一定的条件限制，情况就可大大简化，并可由此得出和几何光学柞F常相似的成像规律，从而导出电子透镜的性质及其像差的概念。这些内容构成了几何电子光学的基础。

首先我们应该象几何光学中那样引进焦点、焦面、主点、主面等统称为基点元素的概念。因为只要知道了一个电子透镜的圣点位置，就可以确定该透镜的理想光学性质，诚然，徕卡生物显微镜的电子光学系统中透镜存在的区域没有明确的界限，电子运动的轨迹是连续改向的曲线，因此必须根据实际情况，采用不同方法来定义基点位置。有些电子透镜在工作时，物和像以及其焦点、焦面均可能处于透镜场的作用区以外，而且场区很窄。为此我们可称其为短（博）透镜。对于这类透镜，一对主面（点）互相重叠并位于透镜中心处，因此通常只需定义两对基点元素，即物方焦点只。和像方焦点Ff，和像方焦距人。焦点是指从物平面上不同高度处发出的平行于袖的电子轨迹，经场作用后和轴的相交点，亦称像方焦点。反方向来的电子轨迹定出的焦点为物方焦点。焦距是焦点到相应主面（或短透镜的透镜中心）之间的距离。对于短透镜可以证明有下列一些基本关系式，式中各参量的意义可参看图。

上述徕卡显微镜这些公式可以帮助我们定性讨论电子透钥的工作特性。具有相当的实用性。为了讨论电子透镜的聚焦性能，必须从电子在电、中的运动方程出发，在一定的近似条件下，解出它们的轨月于篇幅所限，本书将直接介绍一些重要的结论。

几个轴线在同一直线（即光袖）上的空心金属圆柱体，或几片平行排列且中心有圆孔的金属膜片就是具有铀对称结构的电权。当它们加有一定电压时，便可产生袖对称分布的静电场。这种静电场可以使电子聚焦成像，因此称为静电透镜。静电透镜有多种不同的类型。如果以加电压后在对称轴上产生的电位分布为特点，则大致可把它们分成四类：

·单电位透镜一透镜左右两侧的砷卡车牢是常数而且数值

·浸没透镜一透镜左右两则的砷事争谆备是常数但数值不

·单光阑透镜（也称膜孔透镜）一透镜的作用集中在膜片圆孔附近。透镜两则的袖上电场强度各为常数。单独的圆孔膜片没有什么用处，但是它往往可用作某些复杂透镜的组成部分；

·浸没物统一发射电子的物直接漫没在这类透镜的电场中，而透镜另一侧（即像方）的轴上电位是常数。

除第4类外，其他三种静电透镜都可以看作短透镜，并从而推导出它们的物方焦距人像方焦距。

徕卡显微镜至于浸没物镜的性能要根据具体情况来分析》zui典型的一种例子是用于电镜和其他电子柬管中的电子枪。它的作用是形成有一定截面形状和电流强度的电子束。图1—4是它的结构示意。是由阴极、*膜片（栅极膜片）和第二膜片（阳极膜片）所组成。通常栅极膜片的电位相对于阴极电位是负的，它对朗极发出的电子轨迹影响很大。阳极膜片的电位总是正的。这种浸没物镜的性能可以看作是二个透镜的组合。阴极和栅极区构成会聚透镜，阳极膜片附近成发散透镜。但发散透镜的作用比会聚透镜曲弱，所以总效果仍是会聚的。这决定了阴极每点处发出的电子在前方仍各自会聚成相应的象点。如果电子从阴极的一小区中发出，则在阳极以外区中会形成一很强光斑，通常称为交叉截面团。