[发明专利]电子透镜球差调节装置、电子透镜装置和电子显微镜系统

说明书

本发明公开了一种电子透镜球差调节装置、电子透镜装置和电子显微镜系统，主要包括：微波腔组，与电子透镜共同设置于电子束的传播方向上；微波功率源，连接于微波腔组，为微波腔组提供能量。本发明利用由微波功率源提供能量的微波腔组对入射电子束进行球差控制，进而在电子束经过微波腔组和电子透镜后，微波腔组对电子束所产生的负球差与电子透镜对电子束所产生的正球差相抵消，从而当电子束通过整个电子透镜装置或整个电子显微镜系统后便能够减小甚至消除由电子透镜所产生的球差，提高了电子显微镜空间分辨率。另外，本发明在电子束路径上的设备器件占用空间更小、重量更轻，有利于电子透镜装置和电子显微镜系统的装配和调节以及降低设备成本。

技术领域

本发明涉及电子透镜技术领域，特别涉及一种电子透镜球差调节装置、电子透镜装置和电子显微镜系统。

背景技术

空间分辨率是电子显微镜的重要参数，决定了在实空间或倒易空间所能探测到的最小尺度。球差是对电子显微镜的空间分辨率主要限制之一。其中，球差是由于电子透镜的几何原因，使得聚焦力偏离偏心位置的线性力，导致远离中心的电子束会更快的(正球差)或更慢的(负球差)的汇聚到轴线上，在成像平面上形成一个模糊的束斑，降低了空间分辨率。

1936年，Scherzer从解析上发现，对于静态的圆周对称的电子透镜，在不考虑空间电荷力的情况下，对电子束的球差贡献恒为正值。由于球差的贡献恒为正，进而无法像光学中那样，通过透镜的简单组合来抵消球差。

当前的一种抵消电子透镜球差的方式是利用多极磁铁打破电子透镜的圆周对称的限制。例如，四极铁和八极铁的引入，可以有效的消除电子透镜的球差所带来的影响。

但是这种方式同时存在着一些问题。该种方式由于迫使电子透镜缺少了圆周对称性，进而在垂直于电子传播方向(z方向)的横向平面(x,y平面)内，在x方向和y方向的电子动力学参量产生差异(即破坏了电子束在横向的各向同性)，因此，需要精密的布置四极铁和八极铁的相对位置，避免电子束在横向的差异。同时，六极铁也可以用来进行球差矫正，但同样存在破坏电子束圆周对称性的问题，给束线的布置增加复杂性。除此以外，多级磁铁的引入同时也增加了设备的占用空间和设备重量，给设备的搭建带来了较大的困难。

因此，如何在减小设备占用空间和重量的同时减小甚至消除电子透镜球差以提高电子显微镜的空间分辨率，便成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电子透镜球差调节装置、电子透镜装置和电子显微镜系统，以减小甚至消除电子透镜的球差，提高电子显微镜的空间分辨率，同时减小设备占用空间和重量，降低电子透镜装置和电子显微镜系统的设备成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电子透镜球差调节装置，用于修正电子透镜所产生的球差，所述电子透镜球差调节装置包括：

微波腔组，所述微波腔组与所述电子透镜共同设置于电子束的传播方向上；

微波功率源，所述微波功率源连接于所述微波腔组，为所述微波腔组提供能量。

进一步，所述微波腔组包括第一微波腔模块和第二微波腔模块；其中，

所述电子束依次通过所述第一微波腔模块和所述第二微波腔模块后进入所述电子透镜；

或者，

所述电子束通过所述电子透镜后依次通过所述第一微波腔模块和所述第二微波腔模块；

或者，

所述电子束通过所述第一微波腔模块后进入所述电子透镜，通过所述电子透镜后再通过所述第二微波腔模块。

进一步，所述微波功率源为一个，所述微波功率源同时对所述微波腔组提供能量。

进一步，所述电子透镜球差调节装置还包括：