13、长程静电场的电子全息术：原理、实验与应用

长程静电场的电子全息术：原理、实验与应用

一、电子全息术概述

电子全息术在过去十五年中，由于场发射枪（FEG）等高亮度和高相干源的引入，在电子显微镜领域的作用日益重要。目前，电子全息术大致可分为两个主要方向：
1. 高分辨率校正方向 ：以H. Lichte及其同事为代表，致力于实现Gabor最初的梦想，即校正电子显微镜中的球差和其他残余像差，将分辨率提高到电子束色相干设定的物理极限。然而，要有效进行重建过程，需要以极高的精度（百分之几的误差）了解像差系数，这是目前面临的主要障碍。不过，与仪器相关的其他实验问题即将得到解决。
2. 中低分辨率应用方向 ：与电子显微镜中的标准相衬方法相比，全息术通过图像处理和相位放大方法，能够提取定量信息，提高灵敏度极限。其中，电子全息术在量子物理学中的一个基本问题——电磁势的意义（即Aharonov - Bohm效应）的研究中占据重要地位。Tonomura及其团队的杰出实验，通过用超导铌包围微型环形磁体，几乎实现了对磁场的理想屏蔽，最终导致了通过Lorentz和全息方法首次成功观察超导体中的量子化磁通线。

我们团队对电子全息术的兴趣源于其在材料科学问题研究中的众多应用。在磁信息存储技术和微电子学的发展中，需要对磁记录介质、结器件和界面的磁场和电场分布进行表征。我们对磁场的研究从最初展示在薄膜中显示磁力线的可能性，发展到最近关于磁力显微镜中使用的磁探针的实验。在电场方面，我们从20世纪70年代中期开始，在Titchmarsh和Booker的开创性工作基础上，与Lamel - CNR实验室合作，研究反向偏置的p - n结，先后采用标准Lorentz方法、干涉电子显微镜方法，最终