Лабораторная работа №3. Настройка электронно-оптической системы просвечивающего электронного микроскопа

• | Печать |
•  E-mail

уравнения выполняются тлько для параксиальных лучей. В реальном ПЭМ, апертуры, как правило, достаточно большие, что параксиальное условие не выполняется, и резкое изображение становится более размытым. В результате сферической аберрации Гауссово изображение при непараксиальных условиях расширяется до диаметра δ=2С_sθ³ (см. Рисунок 1).

иногда данное уравнение можно видеть в виде δ=2С_sθ³ M которое относится к плоскости изображения, но так как большинство обсуждений разрешения в ПЭМ ссылается на минимальное расстояние, которое мы можем разрешить в плоскости объекта (т. е. образца) множитель увеличения иногда опускается.

когда мы говорим о разрешении в ПЭМ, то радиус точки является более важным чем диаметр.

в реальных линзах, значение θ из уравнения, которая описывает угол электрона к оптической оси, заменяется на максимальный угол сбора апертуры β (объективной линзы).

Таким образом, в предстоящем обсуждении разрешения, мы будем использовать радиус, мы будем ссылаться на плоскость объекта, и мы будем использовать β для определения угла сбора объективной линзы.

Таким образом, выражение для радиуса диска интенсивности сферической аберрации rsph в плоскости Гауссова изображения, относительно плоскости образца, в непраксиальных условиях, дается:

Так как β (в радианах) достаточно мал, то β³ является очень сильной зависимостью. Единицы измерения r и C_s должны быть одинаковыми и так как типичные значения Cs порядка нескольких мм, мы можем измерять r в мм (в долях мм). Из этого следует, что C_sимеет размерность длины и обычно он примерно равен фокусному расстоянию линзы, которое для объективной линзы в большинстве ПЭМ составляет 1-3 мм, а в микроскопах высокого разрешения может быть значительно меньше 1 мм. Если посмотреть на Рисунок 1, вы увидите, что наименьший размер конуса лучей, образованных линзой наблюдается не в гауссовой плоскости изображения. Как отмечено на рисунке, наименьший размер формируется на плоскости расположенной ближе к объективу, которая называется "плоскость наименьшей ошибки"; этот диск имеет радиус 0.25C_sβ³ и диаметр 0.5C_sβ³. Тогда, корректор сферических аберраций, компенсирующий Cs в магнитных линзах, по сути, создает рассеивающую (например, вогнутую) линзу, которая компенсирует наклон лучей идущих дальше от оптической оси так, что они вновь сходятся в точку, а не в диск в Гауссовой плоскости изображения. На практике эта коррекция достигается за счет очень сложных, управляемых компьютером наборов квадруполей и гексаполей и/или октуполей. На Рисуноке 2 показаны, схемы хода лучей для двух коммерческих корректоров аберраций.