材料微结构及测试电子显微学
材料力学性能的微观表征与分析
材料力学性能的微观表征与分析材料力学性能的微观表征与分析在现代材料科学中起着重要的作用。
通过对材料微观结构进行分析，可以揭示材料的力学性能和力学行为的本质。
本文将介绍一些常用的微观表征技术，并探讨其在材料力学性能研究中的应用。
1. 金相显微镜金相显微镜是一种常见的材料显微镜，能够观察材料的显微组织和颗粒尺寸。
通过金相显微镜，可以对材料的晶粒大小、晶体结构和相含量等进行直观的观察和分析。
晶粒大小对材料的力学性能有很大影响，小晶粒尺寸通常会导致材料的强度和硬度增加。
2. 电子显微镜电子显微镜是一种高分辨率的显微镜，可以观察材料的微观结构和表面形貌。
扫描电子显微镜（SEM）是其中一种常用的电子显微镜技术，可以获得材料表面的高分辨率图像。
透射电子显微镜（TEM）则能够观察材料的内部结构。
这些电子显微镜技术可以提供关于材料微观结构和缺陷的详细信息，揭示材料的力学性能和失效机制。
3. X射线衍射X射线衍射是一种常用的材料表征技术，通过对材料中的晶体进行衍射分析，可以确定晶体的晶胞参数和晶体结构。
通过X射线衍射，可以研究晶体中的缺陷和残余应力等信息，从而揭示材料的力学行为。
4. 原子力显微镜原子力显微镜（AFM）是一种能够对材料表面进行原子级分辨的显微镜技术。
通过AFM，可以获得材料表面的三维形貌和力学性质。
AFM在材料力学性能的表征中具有广泛的应用，例如，可以通过AFM 观察微米级混凝土的表面纳米级颗粒的分布和力学特性。
5. 纳米压痕技术纳米压痕技术是一种通过在纳米尺度下对材料表面施加压力，来研究材料力学性质的方法。
通过纳米压痕实验，可以获得材料的硬度、弹性模量和塑性形变等重要力学参数。
这种技术可以应用于各种材料，从金属和陶瓷到生物材料和聚合物等。
通过以上的微观表征技术，我们可以揭示材料的微观结构和力学性能之间的关系。
这些表征技术为材料的设计和优化提供了重要的信息和依据。
例如，在材料的强度提升方面，我们可以通过观察晶粒大小和晶体结构来优化材料的微观结构，从而增强材料的力学性能。
材料形貌的微观结构分析与表征
材料形貌的微观结构分析与表征材料的微观结构是决定其性能和行为的关键因素之一。
通过微观结构的分析和表征，我们可以深入了解材料的组成、形貌和特性，从而为科学研究和工业应用提供有力的支持。
本文将探讨材料形貌的微观结构分析与表征的方法和意义。
一、形貌的微观结构分析材料的形貌是指材料的外部形状和内部结构特征。
传统的微观结构分析方法包括光学显微镜观察和扫描电子显微镜观察。
光学显微镜通过聚焦光线来观察材料的形貌，并且可以进行放大成像。
扫描电子显微镜则通过电子束来观察材料的形貌，并且可以获得更高的分辨率。
除了传统的显微镜方法外，还有一些先进的形貌分析技术被广泛应用。
例如，原子力显微镜可以通过探针与材料表面的相互作用来获取材料的形貌信息，具有非常高的分辨率和灵敏度。
透射电子显微镜可以通过透射电子束穿过材料来观察其内部结构，从而获得更为详细的形貌信息。
二、微观结构的表征材料的微观结构是指材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶界分布等特征。
通过对微观结构的表征，我们可以了解材料的晶格结构、晶粒形貌以及晶体缺陷等信息。
X射线衍射是一种常用的微观结构表征方法。
通过照射材料的晶体，X射线会在晶格中发生衍射现象，从而提供关于晶体结构的信息。
同时，控制X射线的入射角度和衍射角度，可以计算出晶体的晶格参数和晶体的取向关系。
电子背散射衍射也被广泛用于微观结构的表征。
通过照射材料的定向薄片，电子束会在材料中发生背散射现象，从而提供关于晶体取向和晶粒形貌的信息。
利用电子背散射图样可以计算晶体的晶格参数以及晶界的方向和形貌。
除了X射线衍射和电子背散射衍射外，还有一些其他的微观结构表征方法，如拉曼光谱、核磁共振、质谱等。
这些方法可以提供关于材料微观结构的不同方面的信息，从而帮助我们深入了解材料的特性和行为。
三、微观结构分析与材料研究微观结构分析对于材料研究具有重要意义。
通过深入了解材料的微观结构，我们可以揭示材料的性能和行为背后的机制，从而为材料设计和制备提供指导。
材料现代分析与测试技术第二章电子显微分析
第二章 电子显微分析一、教学目的理解掌握电子光学基础、电子与固体物质的相互作用、衬度理论等电子显微分析的基本理论，掌握透射电镜分析、扫描电镜分析、电子探针分析的应用和特点，掌握用各种衬度理论解释电子显微像，掌握电子显微分析样品的制备方法，了解透射电镜、扫描电镜、电子探针的结构。
二、重点、难点重点：电子与物质的相互作用、衬度理论、电子探针X 射线显微分析。
难点：电子与物质的相互作用、衬度理论。
三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 14学时概述：一、光学显微镜的局限性： 1.分辨能力（分辨率）：分辨能力（分辨率、分辨本领）：一个光学系统能分开两个物点的能力，数值上是刚能清楚地分开两个物点间的最小距离。
nsina 61.0r λ==AN .61.0λ(nm) r —分辨率（r 小，分辨能力越高） λ—照明光的波长n —透镜所处环境介质的折射率 а—透镜孔径半角（°）nsina —数值孔径 用N.A 表示电子在电、磁场中易改变运动方向，且电子波的波长比可见光短得多，所以电子显微镜在高放大倍数时所能达到的分辨率比光学显微镜高得多。
二、电子显微分析：是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号、分析试样物质的微区形貌、晶体结构和化学组成。
透射电子显微镜（TEM ）扫描电子显微镜（SEM ） 电子探针（EPMA ） 特点：1.分辨率高：0.2~0.3nm2.放大倍数高：20~30万倍3.是一种微区分析方法：能进行nm 尺度的晶体结构、化学组成分析4.多功能、综合性分析方向发展：形貌、结构、成份第一节 电子光学基础电子光学是研究带电粒子（电子、离子）在电场和磁场中运动，特别是在电场和磁场中偏转、聚焦和成像规律的一门科学。
本课程所涉及的电子光学仅局限于电子显微镜这类仪器中电子的运动规律。
电子光学与几何光学的相似： 1. 聚焦成像：几何光学——光学透镜 电子光学——电场、磁场2. 电子光学：仿照几何光学把电子运动轨迹看作射线，可用几何光学参数来表征。
材料科学中的材料微观结构分析技术
材料科学中的材料微观结构分析技术材料科学是一门基础性学科，在工程和科技领域中具有重要地位。
它研究材料的物理、化学和机械特性，以及材料的组成、结构和性能之间的相互作用。
其中，材料微观结构分析是材料科学中重要的研究内容之一。
一、传统的材料微观结构分析技术传统的材料微观结构分析技术主要是通过显微镜观察材料微观结构，如金相显微镜、电子显微镜等。
这些技术可以显示出材料的晶体结构、晶界、缺陷和相互作用等重要信息。
其中，金相显微镜是一种广泛应用的材料微观结构分析技术。
它可以用来观察金属、陶瓷、高分子、混凝土和岩石等材料的组织结构。
金相显微镜可以将真空体制下的材料样品进行金属薄片化处理，然后在显微镜下观察材料的组织结构，如晶粒、晶界、孪晶、位错、夹杂物等。
电子显微镜是另一种应用广泛的材料微观结构分析技术。
它可以通过高能电子束来探查材料的内部结构，获得高清晰度的像片，以重建材料的三维结构。
电子显微镜常用的包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和场发射电子透射显微镜（FETEM）等。
二、近年来新兴的材料微观结构分析技术近年来，新型的材料微观结构分析技术不断涌现，突破了传统技术的限制，提高了材料结构和形貌的分辨率，可以更准确地解析材料的微观结构。
例如，原子力显微镜（AFM）是一种用于分析材料表面结构的高分辨率显微镜。
它可以通过感应式非接触的方法，对纳米尺度下的微观结构进行观察和测量。
AFM在实验室和工业界广泛应用，可用于表面形貌的测量、成像和等高线图的绘制等。
另外，离子束切割技术（FIB）可以将材料的微观结构完全控制在纳米尺度范围内。
FIB技术主要通过离子束高能量的轰击作用来制作纳米尺度下的器件。
它可用于制备纳米器件、纳米电子元器件、纳米加工模板等。
同时，基于计算机模型仿真的材料微观结构分析技术，如分子动力学模拟（MD）、量子力学计算等，得到广泛的应用。
通过这些仿真技术，可以对结构、热力学、电学、磁学等一系列物理性质进行模拟和预测，有效提高了材料设计和改良的效率。
透射电子显微镜解析出材料结构与缺陷的微观形貌
透射电子显微镜解析出材料结构与缺陷的微观形貌材料科学与工程领域中，了解材料的微观结构和缺陷是极为重要的。
透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）作为一种高分辨率的显微镜，被广泛应用于研究材料的微观结构和缺陷的形貌。
本文将对透射电子显微镜的原理以及其在解析材料结构和缺陷方面的应用进行探讨。
首先，我们来了解一下透射电子显微镜的原理。
TEM利用电子束的穿透性质，通过透射模式进行成像。
当电子束通过材料样品时，被材料中的原子核和电子云散射，形成折射、衍射和透射等效应。
其中，透射电子显微镜主要依靠透射电子的成像来解析材料的微观结构和缺陷。
在TEM中，电子束通过样品后，经过透射器（透镜）和投影透镜组件进行成像，最后由像差校正系统进行调整来提高成像质量。
透射电子显微镜的高分辨率使得它能够解析出材料的微观形貌，包括晶体结构、晶格缺陷和界面等。
透射电子显微镜在解析材料结构方面具有得天独厚的优势。
通过TEM的高分辨率成像，可以直接观察到材料的晶格结构。
晶体的晶体结构、晶胞参数、晶体方向和位错等重要的结构信息可以通过TEM成像来获得。
通过选取特定的衍射点和晶格平面，可以进一步通过电子衍射技术确定晶体结构。
透射电子衍射技术可以通过模式匹配和比对已知晶体结构的衍射图案来确定材料的晶体结构，为研究和设计材料提供了重要的依据。
此外，透射电子显微镜还可以帮助解析材料中的晶体缺陷。
晶格缺陷是材料中常见的现象，对材料的性能和行为产生显著影响。
通过透射电子显微镜观察，可以揭示出材料中的位错（dislocation）、嵌错（inclusion）、晶界（grain boundary）和尖晶石等各种缺陷。
位错是晶体中最常见的缺陷类型之一，它们对晶格的完整性和形貌起到了至关重要的作用。
透射电子显微镜可以通过成像和EDS（能谱分析）技术来定量和表征位错的类型和密度。
此外，透射电子显微镜还可以通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）技术对材料的晶界和界面进行观察，揭示出材料微观结构中的复杂性。
材料科学中的微结构分析
材料科学中的微结构分析材料科学是一个广泛的领域，它研究材料的结构、性质和行为，以及材料如何制造和使用。
微结构分析是材料科学中的一项重要技术，它帮助我们了解材料内部的组织和特点，从而提高材料的性能和使用寿命。
本文将介绍微结构分析的一些基本原理和常用方法。
一、原子结构和晶体结构材料的微结构是由原子和分子组成的，因此了解原子结构和化学键的性质对于理解微结构分析至关重要。
原子是构成所有材料的基本组成单位，由质子、中子和电子组成。
质子和中子被紧密地封闭在原子核中，而电子则围绕原子核运动。
当电子在原子核外部运动时，它们形成能量级别，称为原子轨道。
晶体结构是材料中最重要的微结构。
晶体是由原子、分子或离子组成的具有有序排列的结构。
晶体中的原子或分子按照规则的几何形状排列，形成周期性的结构。
晶体中有一些重要的概念，如格点、晶面、晶体结构。
晶体中的格点是原子或分子的有序排列，晶面是晶体中原子排列的平面界面，晶体结构是描述晶体排列方式的一组参考数据。
二、电子显微镜电子显微镜是一种现代微结构分析技术，它使用电子代替传统的光线进行成像。
电子显微镜可以提供比光学显微镜更高的分辨率，使科学家们能够看到更小的细节。
电子显微镜可分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜两种。
透射电子显微镜使用高能电子束穿透物质，产生高分辨率图像。
透射电子显微镜通常用于研究材料的晶体结构和微观组织。
扫描电子显微镜使用低能电子束扫描物质表面，产生高分辨率三维图像。
扫描电子显微镜通常用于研究物质的形貌、表面形态和成分分析。
三、X射线衍射X射线衍射是一种广泛应用于材料科学中的技术。
它使用高能量的X射线穿过晶体并被晶体表面反射，形成一系列特定的衍射点。
这些衍射点可以被用来确定晶格的结构、晶面的排列方式和晶格常数的大小。
X射线衍射可以用于研究各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物等。
它是无损的分析方法，因此不会损害根据检测材料。
实验过程中还需要注意X射线安全，因为X射线会对人类健康造成危害。
材料研究方法第四章电子显微分析[可修改版ppt]
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电子显微分析
电子显微镜光学基础 透射电子显微分析 扫描电子显微分析 电子探针X射线显微分析
§1 电子显微镜光学基础
一、光学显微镜的局限性 二、电子的波性及波长 三、电磁透镜的像差和理论分辨本领 四、电磁透镜的场深和焦深
一、光学显微镜的局限性— 分辨本领有限
P—动量 m —电子质量 h—普朗克常数 —波长 v —电子运动的速度
De Broglie 波：h/mv
加速电子的动能与 电场加速电压的关系为：
—电子的速度 V —加速电压 m—电子静止质量
与V的关系式
➢ 加速电压较低时
h 12.25(埃）电子束的波
2m0eV V
长随电子枪 加速电压的
➢ 加速电压较高时
增高而减小
12.25
(埃）
V（ 10.9781506V）
当加速电压为100kV时，电子束的波长约为可见光波长的 十万分之一。 因此，若用电子束作照明源，显微镜的分辨本领要高得多。
三、电磁透镜的像差和理论分辨本领
•电磁透镜在成像时会产生像差。 像差：不汇聚在一点；不按比例成像；不相似。
* 像差分为：几何像差和色差两类。
相似性：成像原理类似 不同点： （1）OM以可见光作照明束；TEM以电子束为照明 束。 （2）在OM中，将可见光聚焦成像的是玻璃透镜；
在TEM中，相应的为磁透镜。 （3）TEM的像分辨本领高，同时兼有结构分析的功
1、工作原理
透
射
电
照明源：聚焦电子束
子 显
试样：对电子束透明的薄膜
§2 透射电子显微分析
利用透射电子显微镜可以观察和分析材料的 形貌、组织和结构 透射电子显微镜是一种高分辨宰、高放大倍 数的显微镜。它用聚焦电子束作为照明源，使 用对电子束透明的薄膜试祥(几十到几百nm)， 以透射电子为成象信号。
材料结构的表征与分析
材料结构的表征与分析材料结构是指材料内部的原子、分子或晶体的排列方式，对于材料的性能和特性具有重要影响。
因此，准确地了解和表征材料结构是材料科学与工程领域的关键任务之一。
本文将探讨材料结构的表征与分析的方法和技术。
一、X射线衍射技术X射线衍射技术是一种常用的表征材料结构的方法。
通过使X射线束入射到材料上并测量衍射角度和强度，可以确定材料的晶体结构和晶体学参数。
这种方法适用于具有规则晶体结构的材料，如金属、陶瓷和无机晶体材料。
通过X射线衍射，可以确定晶格参数、晶面间距和晶体取向等重要信息。
二、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种用来观察材料表面形貌和分析微观结构的强大工具。
它使用高能电子束对样品进行扫描，通过检测样品在电子束作用下发射的次级电子或背散射电子，可以获得高分辨率的表面形貌图像。
此外，通过SEM配合能谱仪，还可以进行元素分析，获得材料的成分信息。
三、透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜(TEM)通过透射电子束对样品进行照射和观察，可获得更高分辨率的材料图像。
TEM适用于研究纳米级材料结构和纳米颗粒的形貌与成分。
它可以观察到晶体缺陷、晶体结构和点缺陷等微观细节，以及观察到材料的析出相、晶体形态和晶体取向。
四、原子力显微镜(AFM)原子力显微镜(AFM)通过扫描样品表面与探针之间的相互作用力，可以获得样品表面的三维形貌信息。
相比于传统的光学显微镜，AFM具有更高的分辨率和更强的表征能力，能够观察到纳米级别的表面特征和纳米结构。
此外，AFM还可以通过力-距离曲线，获取样品的力学性能和材料刚度等信息。
五、核磁共振(NMR)核磁共振(NMR)技术是一种用来研究原子核自旋状态和材料内部有关结构的方法。
通过在外部磁场和射频辐射的作用下，激发样品中的原子核共振信号，并通过分析共振信号的频率和强度，可以获得材料的化学成分、分子结构和局域环境等信息。
NMR技术广泛应用于化学、生物学和材料科学领域。
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材料微结构及测试
电子显微学
第一章
电子光学基础
1.1 分辨率
正常情况下人眼所能分辨的最小细节大约是0.1mm 。
一个无限小的理想点光源O ，经过会聚透镜L 在位于像平面S 的屏幕上
成像O ’的情况。
由光阑AB 限制的光束产生衍射，在屏幕上出现一系
列干涉条纹，使得图象O ’不是一个点像，而是一个由不同直径明暗相
间的衍射环包围的亮斑----艾里斑。
瑞利判据：如果两个点光源接近到使两个光斑的中心
距离等于第一级暗环的半径，且两个亮斑之间的光强
度与峰值的差大于19%，则这两个亮斑尚能分辨开。
极限分辨距离d
显微镜的分辨率d 由下式决定
d = 0.61λ/(nSin α)
λ-光波在真空中的波长
α−孔径半角
n -透镜和物体间介质的折射系数（折射率）
d = 0.61λ/NA
数值孔径NA = nSin α
波长越短，数值孔径越大，显微镜的分辨率就越高。
时，电子运动的速度可与光速相比，所 √V (1+10−6V )λ = 12.25/V （Å）
影响分辨率的因素
100kV 时，电子波的波长为0.037Å，理论
分辨率约为0.02 Å，但是目前100kV 的电
镜实际分辨率大于2 Å（目前1000kV 的
电镜实际分辨率可达1 Å）。
出现上述差异的原因是磁透镜还不完
善，有像差。
另一个影响因素是样品本身，此外衬度
效应起着重要作用。
1.2 磁透镜
均匀磁场一般由通电流的长螺线管产生,这种长
螺线管产生的均匀磁场又称长磁透镜.
长螺线管产生的磁场具有聚焦成像的作用,但
不能放大也不能缩小,故这种磁场不能用做显微
镜的磁透镜.
用非均匀对称磁场做成的透镜称为短磁透镜.
1,不论磁场(或线圈)电流方向如何,短磁透镜恒为
会聚透镜.
2,可借助调节线圈电流很方便地改变透镜的焦距,
这在实际应用上是很方便的.
3,焦距与加速电压及
电子速度有关,电压越
高,电子速度越大,焦距
也越长.因此在电子显
微镜中需要加速电压
高速稳定,以减小透镜
焦距的变化,降低色差,
保持高质量的电子像.
磁透镜的设计
为了加强励磁的同时又缩小磁场的范围,
采用如下图的设计,有效磁场可以集中在
透镜轴很短的距离内(几毫米).
1.3 有效放大倍数
保证物镜的分辨本领充分利用时所对应的显微
镜的放大倍数。
光镜的有效放大倍数
M
有效=人眼分辨率/光镜分辨率
=0.2mm/200nm=1000倍
电镜的有效放大倍数
M
有效=人眼分辨率/电镜分辨率
=0.2mm/0.2nm=1000000倍
1.4 电子显微镜的像差
旁轴条件:只让那些与轴距离r 和轨迹对轴的斜
率dr/dE 很小的电子通过.------无像差
实际上参加成像的电子并不完全满足旁轴条件-
----有像差
光镜中可以用组合透镜的方法将像差消除,但是
磁透镜中只有正透镜,消除像差要比光镜难得多
目前电镜分辨率的提高不是受限于衍射效应,而
是受限于磁透镜的像差,像差使透镜的分辨率只
有2 Å,而不是理论上的0.02 Å.
电镜像差分为:
1,几何像差:是因为旁轴条件不满足引起
的,他们是折射介质几何形状的函数.主要
有球差,像散和畸变.
2,色差:是由于电子光学折射介质的折射
率随电子速度不同而造成的.
1.
球差：由于在透镜磁场中，远轴区域和近轴区域对电子束的
折射能力不同产生的。
δs = Cs α3
δs 是最小漫散圆半径, Cs 是球差系数, α是孔径半角,通常
Cs 约为3mm,对于高分辨电镜Cs<1mm.因为δs ∝α3,若用小
孔径光阑挡住外围射线,可以使球差迅速下降,但同时分辨率
降低,因此,必须找到使两者合成效应最小的α值.
现代物镜可获得的Cs 大约为0.3mm, α大约为10-3rad,对应的
分辨率约为2A.
2,畸变:是由球差引起的,球差的存在使透镜对边缘
区域的聚焦能力比中心大.像的放大倍数将随离轴径
向距离的加大而增大或减小,此时图像虽然是清晰的,
但是由于离轴径向尺寸的不同,图像产生不同程度的
位移---畸变.
衍射分析时径向畸变会影响衍射点或衍射斑的准确
位置,采用两个畸变相反的投影镜可消除畸变.
3, 像散：透镜磁场非旋转对称所引起的，例如
极靴圆孔不圆，或由于极靴内部被污染，致
使透镜磁场不对称。
由旁轴电子引起的.
像散对分辨率的限制往往超过球差和衍射
差,但像散可以矫正,引入一个强度和方向可
调的矫正场,称为消像散器.
4, 色差：能量不同的电子通过透镜后具有不
同的焦距。
电子的速度效应,透镜对快速电子
的偏转作用小于慢速电子.
为了减低色差,要求电压和电流的稳定度
达到2×10-6,现代电镜已经可以通过提高加
速电压和透镜电流的稳定性以及适当调配透
镜极性,将色差调整到分辨本领允许的范围内.
几种像差中球差的影响最大,无简便方法
消除,其他的像差可采用各种措施,基本上
可以消除.
对电镜分辨本领有影响的主要是衍射效
应和球差.
1.5 磁透镜的理论分辨率
借助组合透镜的方法,以及折射表面形状
的设计,可将像差消除到忽略不计,故光学
透镜的分辨本领基本上由衍射决定
δ=0.61λ/n
·sin α
在光学上采用大的孔径角不会使像的质
量变化, α可接近90°,故光镜的分辨率可
近似地认为等于半波长.
在磁透镜中,大的孔径角可引起大的像差,特别
是球差,但是由于电子波的波长较短,可通过减
小孔径角的方法也就是说减小光阑尺寸的办法
减小像差,提高分辨率.对于磁透镜n 约为1.2, α
约为3~5°,因此
δ
≈0.61λ/α
孔径角不能太小,否则光阑的衍射效应就成了限制因素,
要选择合适的孔径角,以得到最好的分辨率.
在磁透镜里对电镜分辨率影响最大的是衍射效
应和球差。
即使电子波长只有光波长的1/105左右，但由于
还不能造出无像差的大孔径角的电子透镜，只
能用很小的孔径角来使球差、像散、色差等减
至最小。
而磁透镜的孔径角只是光学透镜的几
百分之一，所以磁透镜的分辨率只比光学透镜
提高1000倍左右。
1.6 电磁透镜的景深和焦长
1,景深
任何样品都有一定厚度。
理论上，当透镜焦距、像距一定时，只有一层样品平面与透镜的理想物平面相重合，
能在像平面上获得该层平面的理想图像。
偏离理想物平面的物点都存在一定程度的失焦，从而在像平面上产生一个具有一定尺寸的失焦园斑。
如果失焦园斑尺寸不超过由衍射效应和像差引起的散焦斑，那么对透镜分辨率不会产
生影响。
定义景深是，当像平面固定时(像距不变),能维持物像清晰的范围内,允许物平面(样品)沿透镜主轴移动的最大距离D f 。
它与电磁透镜分辨率Δr 0、孔径半角α之间的关系
取Δr 0=1 nm,α=10-2～10-3rad
则D f = 200～200nm
试样（薄膜）一般厚200～300nm ，上述景深范围可保证样品整个厚度范围内各个结构
2, 焦长
当透镜的焦距、物距一定时，像平面在一定的轴向距离内移动，也
会引起失焦，产生失焦园斑。
若失焦园斑尺寸不超过透镜衍射和像差引起的散焦斑大小，则对透镜的分辨率没有影响。
定义：固定样品的条件下（物距不变），象平面沿透镜主轴移动时仍能保持物像清晰的距离范围，用D L 表示，见图。
透镜焦长D
L 与分辨率Δr 0、像点所张的孔径半角β之间的关系
若分辨率Δr
0，则
∵
∴
取Δr 0=1 nm,α=10-2rad
若M=200，D L =8 mm
若M=20000，D L =80 cm
电磁透镜的这一特点给电子显微镜图象的照相记录带来了极大的方便，只要在荧光屏上图象聚焦清晰，在荧光屏上或下十几厘米放置。