一种物镜及其结构设计方法、透射电子显微镜与流程

1.本发明涉及电子显微技术领域，尤其涉及一种物镜及其结构设计方法、透射电子显微镜。


背景技术：

2.人眼对微观物质的观察是有限的，电子显微镜是一种可以观察更微小物质的重要仪器，电子显微镜以电子束作为照明光源，磁透镜被广泛应用于电子显微技术中，以磁透镜作为电子的装置，实现光学放大，物镜作为一种磁透镜，是决定电子显微镜分辨率的关键零部件之一。物镜由上极靴、下极靴、线圈和磁路构成，当线圈通以合适的电流激励，则在磁路中形成产生磁通量。由于上下极靴之间存在间隙，磁通量从极靴端面扩散到中心轴上形成旋转对称磁场。因此，电子束通过中心轴线并在磁场力的作用下会聚及成像。但由于极靴和磁路都是由磁性材料加工而成，存在磁饱和现象，电流激励产生的磁通量不可能无限增加，所以科学地设计极靴结构，尽可能保证磁路中允许通过更大磁通量，对提高放大倍数和分辨率至关重要。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种物镜及其结构设计方法、透射电子显微镜，以提高物镜磁路中允许通过的最大磁通量，且保证物镜中磁感应强度分布合理。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种物镜的结构设计方法，包括：
5.建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分；
6.向所述物镜几何模型输入预设物镜参数信息；
7.根据所述物镜参数信息和所述预设物镜参数信息确定磁场状态信息；
8.提供所述物镜的光学信息；
9.根据所述光学信息和所述磁场状态信息调节所述物镜的极靴尺寸状态信息；
10.根据所述极靴尺寸状态信息再次获取所述光学信息和所述磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
11.可选的，对物镜参数信息进行网格划分，包括：
12.对铁磁材料结构信息和线圈结构信息进行网格划分。
13.可选的，向所述物镜几何模型输入预设物镜参数信息，包括：
14.向所述物镜几何模型输入预设铁磁材料的磁化曲线信息和预设线圈的激励信息。
15.可选的，根据所述物镜参数信息和所述预设物镜参数信息确定磁场状态信息，包括：
16.根据所述物镜参数信息和所述预设物镜参数信息确定磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息。
17.可选的，根据所述物镜参数信息和所述预设物镜参数信息确定磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息之后，还包括：
18.根据所述磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息获取所述物镜极靴和磁路中磁感应强度分布云图。
19.可选的，根据所述光学信息和所述磁场状态信息调节所述物镜的极靴尺寸状态信息之前，还包括：
20.根据所述光学信息和所述磁场状态信息确定是否增加饱和激励值；
21.若是，则调节所述物镜的极靴尺寸状态信息，并重新建立物镜几何模型，对物镜参数信息进行网格划分；
22.若否，则结束操作。
23.可选的，根据所述光学信息和所述磁场状态信息调节所述物镜的极靴尺寸状态信息，包括：
24.根据所述光学信息和所述磁场状态信息调节所述物镜的极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息。
25.可选的，提供所述物镜的光学信息，包括：
26.提供所述物镜的焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息和色差系数信息；
27.根据所述焦距信息、所述放大倍数信息、所述球差系数信息和所述色差系数信息确定分辨率信息。
28.第二方面，本发明实施例提供了一种物镜，包括第一方面中任一项所述的物镜的结构设计方法。
29.第三方面，本发明实施例提供了一种透射电子显微镜，包括第二方面中所述的物镜。
30.本发明实施例的技术方案，通过提供了一种物镜的结构设计方法包括：建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分；向物镜几何模型输入预设物镜参数信息；根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息；提供物镜的光学信息；根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次获取光学信息和磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。通过对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
31.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例提供的一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
34.图2为现有技术中的物镜结构示意图；
35.图3为现有技术中极靴的结构示意图；
36.图4为本发明实施例提供的一种极靴的结构示意图；
37.图5为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
38.图6为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
39.图7为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
40.图8为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
41.图9为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
42.图10为现有技术中物镜在8000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图；
43.图11为现有技术中物镜在10000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图
44.图12为本发明实施例提供的一种物镜在8000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图
45.图13为本发明实施例提供的一种物镜在10000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图；
46.图14为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
47.图15为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图；
48.图16为本发明实施例提供的一种物镜的结构示意图；
49.图17为本发明实施例提供的一种透射电子显微镜的结构示意图。
具体实施方式
50.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
51.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
52.图1为本发明实施例提供的一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，本实施例可适用于物镜结构优化的情况，该方法可以由物镜的结构设计装置来执行，该物镜的结构设计装置可以采用硬件和/或软件的形式实现如图1所示，该方法包括：
53.s101,建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分。
54.其中，对物镜进行物镜几何模型设置，主要采用三维建模的方式，对形成的物镜几何模型进行相关物镜参数信息的网格划分，每个网格尺寸不超过1mm，进而保证物镜结构设计的精准度。由于物镜的主要组成为物镜极靴、线圈及磁路，因此物镜参数信息主要为与上述结构相关信息。
55.s102,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
56.其中，预设物镜参数信息为当前待优化的物镜磁性和激励的相关参数信息，例如组成物镜的铁磁材料参数信息、线圈的激励状态信息，便于后续对物镜的光学性质进行获取。
57.s103,根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息。
58.其中，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息通过采用有限元法(fem)推导出一组在相邻网格点上相互关联的磁矢势非线性代数方程组，并用牛顿法迭代求解这些磁矢势非线性代数方程组，进而得到物镜中磁场状态信息，磁场状态信息可以包括磁感应强度分布信息和磁矢势分布信息等。
59.s104,提供物镜的光学信息。
60.其中，物镜的光学信息可以通过输出到物镜中的光源信号进行确定，光源信号通常为电子束，通过电子束的初始能量计算其电子轨迹方程，电子轨迹方程即傍轴轨迹方程，进而借助傍轴轨迹方程的数值计算得到物镜光学信息。
61.s105,根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息。
62.其中，根据光学信息和磁场状态信息可以确定当前的物镜极靴端面附近结构中存在的磁场分布不均匀的情况，进而影响物镜的光学性质，由于传统的物镜结构中，物镜极靴中的上极靴锥角大且端面大，而下极靴锥角小且端面小，造成上极靴允许的饱和磁通量大于下极靴允许的饱和磁通量，因此当下极靴出现饱和后容易产生杂散场和轴上磁场的展宽，从而限制物镜的成像本领，因此通过合理调节物镜的极靴尺寸状态信息，即调节物镜中极靴的形状，进而影响物镜中磁场状态的分布情况，进而影响后续物镜的成像效果。
63.s106,根据极靴尺寸状态信息再次获取光学信息和磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
64.其中，由于对极靴尺寸状态信息进行了调整，即对极靴的形状进行调节，此时需要再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s101～s105,进而确保经调节后的物镜结构满足预设条件，预设条件即当前物镜极靴端面附近结构中的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等物镜的光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。图2为现有技术中的物镜结构示意图，图3为现有技术中极靴的结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种极靴的结构示意图，如图2、图3和图4所示，物镜中包括上极靴1、下极靴2、线圈3、磁路4和光轴5，基于现有技术中物镜结构中，不改变磁路、极靴中s和d参数，s代表上下极靴间隙，d代表极靴内孔直径，d1代表上极靴内孔直径，d2代表下极靴内孔直径，主要对极靴的形状进行调节，如图4所示，对下极靴2的形状进行调节，进而可以到达提高饱和激励、放大倍数和分辨率，以提高物镜的成像效果。
65.本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息；同时提供物镜的光学信息；根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
66.可选的，图5为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，该方法包括：
67.s201,建立物镜几何模型，对铁磁材料结构信息和线圈结构信息进行网格划分。
68.其中，由于物镜结构中主要组成为物镜极靴、线圈及磁路，而物镜极靴中的上极靴和下极靴以及磁路均是由铁磁材料组成，因此，在对物镜结构进行优化过程中，需要对铁磁材料结构信息和线圈结构信息进行网格划分，进二便于对物镜结构的性能进行分析，进而
保证物镜的使用效果。
69.s202,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
70.s203,根据铁磁材料结构信息、线圈结构信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息。
71.其中，由于对物镜几何模型根据铁磁材料结构信息和线圈结构信息划分成了多个网格，因此对物镜几何模型赋予相关铁磁材料结构信息和线圈结构信息的预设物镜参数信息，进而保证对物镜的磁场状态信息的准确获取。
72.s204,提供物镜的光学信息。
73.s205,根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息。
74.s206,根据极靴尺寸状态信息再次获取光学信息和磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
75.其中，由于对极靴尺寸状态信息进行了调整，即对极靴的形状进行调节，此时需要再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s201～s205,进而确保经调节后的物镜结构满足预设条件，即当前物镜结构中的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等物镜的光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。
76.本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据铁磁材料信息、线圈信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息；同时提供物镜的光学信息；根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
77.可选的，图6为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，如图6所示，该方法包括：
78.s301,建立物镜几何模型，对铁磁材料结构信息和线圈结构信息进行网格划分。
79.s302,向物镜几何模型输入预设铁磁材料的磁化曲线信息和预设线圈的激励信息。
80.其中，由于对物镜几何模型内输入与物镜相关的预设铁磁材料的磁化曲线信息(b-h曲线)以及对应预设线圈的激励信息(at)，即对物镜应用到的不同种类的铁磁材料的磁化曲线进行存储，以及对当前物镜中线圈对应的电流激励进行选取，保证物镜的磁路中产生磁通量，进而产生磁场。
81.s303,根据铁磁材料结构信息、线圈结构信息、预设铁磁材料的磁化曲线信息和预设线圈的激励信息确定磁场状态信息。
82.其中，根据对应输入物镜几何模型中的预设铁磁材料的磁化曲线信息和预设线圈的激励信息对应获取当前对应物镜结构的磁场状态信息，进而反映当前物镜结构中的磁感应分布情况，便于后续对物镜结构进行优化设计。
83.s304,提供物镜的光学信息。
84.s305,根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息。
85.s306,根据极靴尺寸状态信息再次获取光学信息和磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
86.其中，由于对极靴尺寸状态信息进行了调整，即对极靴的形状进行调节，此时需要
再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s301～s305,进而确保经调节后的物镜结构满足预设条件，即当前物镜结构中的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。
87.本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据铁磁材料结构信息、线圈结构信息、预设铁磁材料的磁化曲线信息和预设线圈的激励信息确定磁场状态信息；同时提供物镜的光学信息；根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
88.可选的，图7为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，如图7所示，该方法包括：
89.s401,建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分。
90.s402,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
91.s403,根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息。
92.其中，由于物镜结构中组成极靴和磁路的材料均为磁性材料加工的得到，同时当线圈中通入预设电流激励时会在磁路中产生磁通量，因此对应在物镜工作状态下，反映物镜结构性能的主要为磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，轴上磁场分布信息即反映为在物镜结构为的中心轴线即光轴上的磁场分布情况。
93.s404,提供物镜的光学信息。
94.s405,根据光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息调节物镜的极靴尺寸状态信息。
95.其中，根据获取光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息适应性的调节物镜的极靴尺寸状态信息，进而保证物镜的成像效果。
96.s406,根据极靴尺寸状态信息再次获取光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
97.其中，由于对极靴尺寸状态信息进行了调整，此时需要再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s401～s405,再次获取光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，进而确保经调节后的物镜结构的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。
98.本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息；同时提供物镜的光学信息；根据光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
99.可选的，图8为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，如图8所示，该方法包括：
100.s501,建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分。
101.s502,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
102.s503,根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息。
103.s504,根据磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息获取物镜极靴和磁路中磁感应强度分布云图。
104.其中，根据获取到的磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息绘制磁感应强度分部云图，该磁感应强度分部云图展示物镜结构的物镜极靴、磁路中的磁感应分布，可以根据磁感应强度分部云图确定物镜结构中的待优化的部分，便于提高物镜后续的使用效果。
105.s505,提供物镜的光学信息。
106.s506,根据光学信息以及物镜极靴和磁路中磁感应强度分布云图调节物镜的极靴尺寸状态信息。
107.其中，通过光学信息反映当前物镜结构的光学性质，判断当前物镜结构是否处于较好的成像状态，同时根据磁感应强度分布云图查看磁感应分布状态，进而调节物镜的极靴尺寸状态信息，进而保证物镜的成像性能。
108.s507,根据极靴尺寸状态信息再次获取光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
109.其中，由于对极靴尺寸状态信息进行了调整，此时需要再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s501～s506,再次获取光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，进而确保经调节后的物镜结构的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等物镜的光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。
110.本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息；并根据磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息绘制物镜极靴和磁路中磁感应强度分布云图，同时提供物镜的光学信息；根据光学信息以及物镜极靴和磁路中磁感应强度分布云图调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
111.可选的，图9为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，如图9所示，该方法包括：
112.s601,建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分。
113.s602,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
114.s603,根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息。
115.s604,提供物镜的光学信息。
116.s605,根据光学信息和磁场状态信息确定是否增加饱和激励值。
117.其中，一般可以通过增加激励来缩短物镜的焦距，以减少像差系数，从而获得更高的分辨率，并且焦距缩短也更有利于获得更高的放大倍数。物镜结构中极靴和磁路都是由磁性材料加工而成，存在磁饱和现象，电流激励产生的磁通量不可能无限增加，所以科学地设计极靴结构，尽可能保证磁路中允许通过更大磁通量，对提高放大倍数和分辨率至关重要。根据当前光学信息和磁场状态信息驱动是否可以适当增加饱和激励值，若是，则继续操
作；若否，则停止操作，完成满足预设条件的物镜结构。
118.s606,若是，则调节物镜的极靴尺寸状态信息，并重复步骤s601～s606。
119.其中，磁场状态信息能够反映物镜结构中的磁感应强度分布状态，若某一极靴中存在磁感应强度较强的位置，适应性的调节该极靴的尺寸状态信息，进而保证在该极靴中的磁感应强度分部尽可能均匀，以保证物镜的成像效果。
120.s607,若否，则结束操作。
121.其中，示例性的，图10为现有技术中物镜在8000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图，图11为现有技术中物镜在10000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图，图12为本发明实施例提供的一种物镜在8000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图，图13为本发明实施例提供的一种物镜在10000at激励下的极靴和磁路上的磁感应强度分布和轴上磁场分布图，表1为物镜调节前后的光学信息表。
122.表1物镜调节前后的光学信息表
[0123][0124]
如图10、图11、图12、图13和表1所示，可以看出在现有技术中尽管增加了激励，但是导致焦距变小、球差系数变小、色差系数变小以及分辨率有所提高，而且放大倍数并没有明显提高，可能导致在透射电子显微镜应用中整体放大倍数不符合观测需求，此时通过调整极靴的尺寸状态信息，可以看到在8000at激励下，本技术的极靴结构上的磁感应强度更低，但物镜的光学性质与现有技术中的物镜的光学性质相当，这意味着本技术中的物镜结构还可以提高激励，而现有技术的物镜结构如果提高激励则会出现由磁饱和效应引起磁场的后场展宽，这种展宽会限制物镜放大倍数的继续增加。本技术中的饱和激励可以提高到10000at，提高后明显看到轴上磁场明显增加，这导致焦距变小，球差系数和色差系数变小，理论分辨率变高，放大倍数变高，有效提高物镜的成像。而且提高激励后，仍可保证磁场集中在很小的范围内不出现磁场展宽，获得比现有技术明显提高的放大倍数，其他光学性质也优于现有技术。
[0125]
本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息；同时提供物镜的光学信息；根据光学信息和磁场状态信息确定是否增加饱和激励值，进而调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，提高饱和激励后，同时调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布和物镜的光学性质，进而保证物镜的成像效果。
[0126]
可选的，图14为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，如图14所示，该方法包括：
[0127]
s701,建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分。
[0128]
s702,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
[0129]
s703,根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息。
[0130]
s704,提供物镜的光学信息。
[0131]
s705,根据光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息。
[0132]
其中，根据光学信息反映的物镜的光学性质以及磁场状态信息反映的物镜中的磁感应强度的分布状态，对应的对物镜中极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息进行调整，示例性的对磁感应强度较强的位置适应的增加极靴的宽度以及适应性的调整极靴锥度，进而保证极靴中磁感应强度分部尽可能均匀，磁场既不出现过大的情况也不会出现过小的情况，进而保证物镜的成像效果。
[0133]
s706,根据极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息再次获取光学信息和磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
[0134]
其中，由于对极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息进行了调整，此时需要再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s701～s705,再次获取光学信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，进而确保经调节后的物镜结构的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等物镜的光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。
[0135]
本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息；同时提供物镜的光学信息；根据物镜的光学信息和磁场状态信息调节物镜的极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取物镜的光学信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
[0136]
可选的，图15为本发明实施例提供的另一种物镜的结构设计方法的流程结构示意图，如图15所示，该方法包括：
[0137]
s801,建立物镜几何模型，并对物镜参数信息进行网格划分。
[0138]
s802,向物镜几何模型输入预设物镜参数信息。
[0139]
s803,根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息。
[0140]
s804，提供物镜的焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息和色差系数信息。
[0141]
其中，根据物镜中输入的电子束初始能量信息，确定电子轨迹方程，进而根据电子轨迹方程的数值计算物镜的光学性质，即得到物镜的焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息和色差系数信息。若电子加速电压为200kv，像平面位置固定于下极靴端面向下约153mm处，在指定激励下寻找物平面，从而计算出物镜的焦距、放大倍数、物方像差系数等参数在物镜结构的调节过程中，随着饱和激励的增加，物镜的焦距、球差系数、色差系数变小，放大倍数提高，进而对物镜成像效果有所提高。
[0142]
s805，根据焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息和色差系数信息确定分辨率信息。
[0143]
其中，可以根据物镜的光学性质确定物镜的理论点的分辨率信息，进而可以判断
当前物镜结构是否满足预设条件，保证物镜的成像效果。其中理论点的分辨率的计算可以通过公式δ
th
＝0.66c
s1/4
λ
3/4
,δ
th
为理论点的分辨率，cs为球差系数，λ为修对论修正的电子波。进而根据物镜结构的分辨率可以对物镜的成像性能进行判断。
[0144]
s806，根据焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息、色差系数信息、分辨率信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息。
[0145]
s807,根据极靴尺寸状态信息再次获取焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息、色差系数信息和磁场状态信息，以得到满足预设条件的物镜结构。
[0146]
其中，由于对极靴宽度状态信息和极靴锥度状态信息进行了调整，此时需要再次对物镜的性能进行再次判断，需要再次重复s801～s806,再次获取焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息、色差系数信息、磁感应强度分布信息和轴上磁场分布信息，进而确保经调节后的物镜结构的磁感应强度分布均匀，分辨率和放大倍数等物镜的光学信息均有所提升，进而提高使用物镜的透射电子显微镜的电子成像效果提高。
[0147]
本发明实施例公开了通过建立物镜几何模型，根据物镜参数信息和预设物镜参数信息确定磁场状态信息，同时提供物镜的焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息和色差系数信息，根据焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息、色差系数信息和磁场状态信息调节物镜的极靴尺寸状态信息；根据极靴尺寸状态信息再次重复上述操作以获取焦距信息、放大倍数信息、球差系数信息、色差系数信息和磁场状态信息，进而得到满足预设条件的物镜结构。以使得对物镜结构进行仿真数据分析，调节极靴尺寸状态信息影响物镜中磁感应强度分布，进而保证物镜的使用效果。
[0148]
图16为本发明实施例提供的一种物镜的结构示意图，该物镜结构经上述实施例中任一项所述的物镜的结构设计方法设计得到，该物镜100具备较高的分辨率和放大倍数，能够提高物镜的使用效果。
[0149]
图17为本发明实施例提供的一种透射电子显微镜的结构示意图，透射电子显微镜200包括上述实施例中所述的物镜100。
[0150]
需要说明的是，需要说明的是，由于本实施例提供的透射电子显微镜包括如本发明实施例提供的物镜，其具有物镜相同或相应的有益效果，此处不做赘述。
[0151]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。