電子顯微鏡淺析（二）：電磁透鏡結構和仿真（二）

書接上回。

在實現了對磁場和電子軌迹追蹤的仿真計算後，便可以進一步研究包覆着通電線圈的軟磁鐵殼對透鏡聚焦能力的影響。此處我試驗了四種狀态，第一種是沒有鐵殼的狀态，第二種是鐵殼隻屏蔽上下及外側的磁場，對内圈不做屏蔽，第三、四種則是在内側開不同寬度的狹縫。

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軟磁鐵殼的幾何形狀對電磁透鏡聚焦能力的影響

可以看到在所有情況下通電線圈都能完成對電子束的聚焦，隻是加了磁鐵殼時焦距要減小将近50%，與文獻資料中的描述完全相符。而在這個例子裡，隻要加了磁鐵殼，改變縫隙大小倒似乎對焦距的影響不大：在内壁上開一條10微米的窄縫和直接把内壁完全去掉，焦距值相差僅有10%。

我們再試着看看鐵殼的磁導率對焦距的影響，常見的軟磁鐵相對磁導率從200到5000不等，越接近純鐵磁導率越高，99.95%以上的純鐵磁導率可達200000（當然材料價格也是不菲）。我比較了鐵殼相對磁導率從2到20000間電磁透鏡的焦距值。當相對磁導率<20時，與裸線圈的焦距相同，起不到增加折射率的效果；而隻要磁導率>2000，繼續提高磁導率也不會對折射率有明顯提升。因此在實際設計電磁透鏡時，并沒有必要無限制地使用超高磁導率的材料造成成本浪費。

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軟磁鐵殼的磁導率對電磁透鏡聚焦能力的影響

國産電子顯微鏡（以及大多數其它科學實驗儀器）目前在質量和性能上距離世界先進水平還有很大差距，不過國内從事相關行業的大佬們都很有才幹，相信總有一天我們也能用上好用的國産儀器。畢竟這都是涉及基礎科學研究的東西，被人卡脖子也不是什麼舒服的事情。