30. Длина волны электронов для ускоряющих напряжений 100кВ, 200кВ

Вычисления показывают, что при ускоряющем напряжении 100 кВ длина волны электронов равна 0,037 ангстрема, то есть имеет величину намного меньшую по сравнению с межатомным расстояниям в кристаллах.

Релятивисткая поправка к длине волны l при ускоряющем напряжении 50 кВ составляет 2%, тогда как при 200 кВ она достигает 10%.

Ускоряющее напряжение, кВ	100	200
Длина волны без учета релятивисткой поправки, ангстрем	0,0386	0,0273
Скорость электронов относительно скорости света, (v/c)	0,5482	0,6953
Длина волны с учетом релятивисткой поправки, ангстрем	0,037	0,0251

31. Устройство электромагнитной линзы, количество линз в современных пэм.

Для иллюстрации путей прохождения лучей через электромагнитную линзу обычно используют аналогию с прохождением света через выпуклую оптическую линзу. При таком подходе изображение электронного пучка проходящее через совершенную линзу точно фокусируется в фокальной плоскости, где регистрируется изображение. Вместе с тем в реальной линзе апертурный угол b , в отличие от изображенного на рисунке, имеет очень малую величину порядка нескольких градусов. Поэтому реальный электронный пучок, проходящий через магнитную линзу, имеет намного меньший диаметр, по сравнению с изображением, представленным на рисунке.

Основными составляющими ПЭМ являются электронная пушка, линзы, фотокамера и вакуумная система.

В современном микроскопе 6 линз.

32. Функции линз в просвечивающем электронном микроскопе.

1 - вольфрамовый катод;

2 – цилиндр Венельта;

3 - анод;

4 – первая конденсорная линза, создающая уменьшенное изображение источника электронов;

5 – вторая конденсорная линза, которая переносит уменьшенное изображение источника электронов на образец;

6 - образец;

7 - апертурная диафрагма объективной линзы;

8 – объективная линза;

9, 10, 11 система промежуточных и проекционной линз;

12 - люминесцентный экран, на котором формируется изображение.

Система линз в просвечивающем электронном микроскопе отвечает за многие важные функции, такие как освещенность объекта исследований, увеличение и фокусировка изображения, формирование светлопольного и темнопольного изображений, получение картины микродифракции, а также за разрешение микроскопа.

33. Закон Ричардсона

В электронной пушке, в качестве источника электронов обычно используют один из трех вариантов: вольфрамовый катод, катод из гексаборида лантана, катод полевой эмиссии. По принципу работы, первые два из них относятся к термоэмиссионным источникам, тогда как третий называется автоэмиссионным.

В термоэмиссионных катодах испускание электронов начинается после нагрева материала катода до такой температуры, при которой электроны преодолевают потенциальный барьер, разделяющий поверхность и вакуум. Этот барьер называется «работой выхода» и имеет величину несколько электронвольт.

Зависимость плотности тока J от температуры T (в градусах Кельвина) описывается законом Ричардсона:

J = AT2exp(-Ф/kT)

где к – постоянная Больцмана (8,6х10^-5 эВ/K); А – «константа» Ричардсона в единицах А/м²К², зависящая от материала, Ф – энергия потенциального барьера в электронвольтах.

Из этого соотношения следует, что испускание электронов и формирование электронного пучка начинается только тогда, когда источник нагрет до такой температуры, при которой величина kT сопоставима с энергией потенциального барьера. Однако, если величина kT достигает несколько электронвольт, то большинство материалов либо плавится, либо испаряется. Поэтому, в термоэмиссионных источниках используют либо материалы с высокой температурой плавления, либо с очень малой работой выхода. На практике применяют либо вольфрам имеющую высокую температуру плавления 3660 К, либо гексаборид лантана (LaB₆), имеющий низкую работу выхода.