基本介紹
- 中文名：浸沒物鏡
- 外文名：immersion objective
- 學科：岩礦分析與鑑定
- 又稱：乾燥物鏡
靜電浸沒物鏡軸外OTF的求解,靜電浸沒物鏡象差的表示方法、,落點分布的確定,線擴展函式和OTF的計算,浸沒物鏡交叉截面,
靜電浸沒物鏡軸外OTF的求解
靜電浸沒物鏡軸外OTF的求解，已報導的工作都是通過追跡實際電子軌跡求落點分布而得到的。由於追跡大量軌跡需占用很長的計算時間，所以一般都設法以追跡較少的軌跡來求OTF，這樣所求得的結果就可能和實際情況偏離較大。按照K、F、Hartley的觀點在軸外要追跡180、000條軌跡才能勉強獲得一比較平滑的線擴展函式。顯然，用追跡實際軌跡的方法求解出較準確的OTF是相當費時間的。
一般來說，用於寬束成象器件的靜電浸沒物鏡都是大象差系統，電子衍射可忽略不計，所以仍採用幾何方法來求OTF，所不同之點在於採用幾何象差來求落點分布，從而節省了大量的計算時間和獲得了較好的計算結果。
靜電浸沒物鏡象差的表示方法、
在對應於某一軸向初能量的象面上任意軸向初能量的電子的落點位置可由不同軸向初能量引起的象差和具有同一軸向初能量的幾何象差來確定。然而通過象差來求OTF的，因此要將象差中的各級畸變扣除掉。不準理解，相對於主軌跡的電子落點分布就表征了扣除各級畸變之外的其它象差。另外，‘為了基本上但本質上反映真實情況，取至五級幾何象差，而各級象差係數是通過追跡必要數量的實際電子軌跡用最小二乘法確定。
落點分布的確定
要說明的一點是關於漸暈問題。在通過追跡實際軌跡來求解落點分布時，漸暈現象是很好確定的，只要把各電極所攔截的電子除外就可以了。但是，在利用象差的方法求落點分布時，則不知道哪些初始條件的電子被中間電極所截獲。為此，就有必要在求落點分布之前，先把漸暈確定下來。這一點並不難實現，只是再增加一些計算量。不過，一般來說變象管電子光學系統為了獲得較高的電子增益，都不採用特殊的光欄來故意攔截邊緣電子以達到改善象質的目的。因此，在相當大的視場範圍內都不存在漸暈問題，只有在離軸很遠的區域或許有較小的漸暈現象。基於這種情況，為了簡化計算程式和縮短計算時間，在程式中先未考慮這個問題。當然，在某些特殊管型中漸暈現象是必須予以考慮的。
為了求解不同象面處的OTF從而確定最佳象面位置，同時避免重複追跡軌跡而花費大量的計算時間，在計算不同εz的象差係數之前，先完成追跡110條軌跡的任務，並將每條軌跡只追跡到等位區的始端為止，然後將這些軌跡在等位區始端的初始條件儲存起來。這樣，在計算每一象面位置處的象差係數時就不要再重複追蹤軌跡了，只要利用儲存的軌跡初值求解等位區的運動方程即可。
線擴展函式和OTF的計算
對於不同的電子初能量和初始發射角，利用象差表達式，可以確定其在象平面上相對於主軌跡的位置，又由初能量和初始發射角的分布函式可以確定對應於這種初始狀態的電子數目的多少。將所有不同的狀態全部計算出來之後，就得到了點擴展函式。先未求全空間OTF，因此只需在子午和弧矢兩個方向對點擴展函式積分，獲得這兩個方位的線擴展函式。
程式編制時未計算點擴展函式，而直接求出線擴展函式。這一點是很容易實現的。採用數值積分的方法，在每一種初始狀態下，均可求出ξ（子午)、η(弧矢)的值，同時也求出了這種狀態下的電子數目(或者為電子數目的相對值)。取1μm作為長度單位，將具有同一ξ值而不同η值的所有電子數目全部累加起來，最後便得到了子午方向的線擴展函式。同理，可得弧矢方向的線擴展函式。
浸沒物鏡交叉截面
旁軸軌跡包含有兩個條件：離軸距離很小以及軌跡對軸的斜率大小。根據浸沒物鏡的性質可以知道：從陰極發出的電子具有不同的逸出角，因而軌跡初始部分斜率可能很大。可是由於電子初速很小，它們從陰極發出後立刻受到加集攏速場的強烈作用很快而形成一個細的電子束，然後繼續在場中行進，經過會聚場的作用而最後成像。在浸沒物鏡中電子軌跡可以滿足電子離軸r很小的條件，但在靠近陰極的區域中不滿足軌跡很小的條件。
描寫近軸軌跡的線性方程，還可以描寫近軸軌跡和旁軸軌跡之相差即相差。它在形式上和旁軸軌跡方程相似，只須將（V0z+V）換成Vx=V0+V即得。（V0是初速對應的電位，V0z是在z方向分量所對應的電位）。但是一定要明確，線性方程和旁軸軌跡方程的意義有原則差別。因為線性方程可以描寫斜率很大的近軸軌跡。因此，線性方程是更普遍的公式，它包括了旁軸方程，當逸出角a→0，即V0z=V0cos2a→V0時，線性方程就趨於旁軸方程。
交叉截面——第二透鏡的物，它是發射系統的主要參量之一。因此，對它進行詳細的討論，有實用價值的確所在定是：交叉截面的位置zcr，大小rcr，交叉截面的電流密度分布Jcr(r)，電子束髮散角θ0因為，zcr決定了第二透鏡的物平面，Jcr決定了物的有效半徑，θ角決定了第二透鏡像差。由於在陰極附近電位較低，熱初速影響顯著，同時又存在空間電荷的影響和非旁軸所帶來的像差。
