书接上回。
在实现了对磁场和电子轨迹追踪的仿真计算后,便可以进一步研究包覆着通电线圈的软磁铁壳对透镜聚焦能力的影响。此处我试验了四种状态,第一种是没有铁壳的状态,第二种是铁壳只屏蔽上下及外侧的磁场,对内圈不做屏蔽,第三、四种则是在内侧开不同宽度的狭缝。
可以看到在所有情况下通电线圈都能完成对电子束的聚焦,只是加了磁铁壳时焦距要减小将近50%,与文献资料中的描述完全相符。而在这个例子里,只要加了磁铁壳,改变缝隙大小倒似乎对焦距的影响不大:在内壁上开一条10微米的窄缝和直接把内壁完全去掉,焦距值相差仅有10%。
我们再试着看看铁壳的磁导率对焦距的影响,常见的软磁铁相对磁导率从200到5000不等,越接近纯铁磁导率越高,99.95%以上的纯铁磁导率可达200000(当然材料价格也是不菲)。我比较了铁壳相对磁导率从2到20000间电磁透镜的焦距值。当相对磁导率<20时,与裸线圈的焦距相同,起不到增加折射率的效果;而只要磁导率>2000,继续提高磁导率也不会对折射率有明显提升。因此在实际设计电磁透镜时,并没有必要无限制地使用超高磁导率的材料造成成本浪费。
国产电子显微镜(以及大多数其它科学实验仪器)目前在质量和性能上距离世界先进水平还有很大差距,不过国内从事相关行业的大佬们都很有才干,相信总有一天我们也能用上好用的国产仪器。毕竟这都是涉及基础科学研究的东西,被人卡脖子也不是什么舒服的事情。