Лабораторная работа №3. Настройка электронно-оптической системы просвечивающего электронного микроскопа
Разрешение электронных линз
В световой оптике слово разрешение строго применяется с способности отображать мелкие детали на изображении образца. Разрешающая способность микроскопа это способность различать в изображении две точки, которые находятся близко друг к другу в объекте. Минимальное расстояниемежду этими двуя точками в объекте является минимальным разрешаемым расстоянием. Так как в электронной микроскопии обычно говорят о разрешении ПЭМ в терминах расстояния в объекте (обычно доли нанометра), то мы должны использовать термин минимально разрешаемого расстояния, но вместо этого все говорят разрешение. Поскольку несовершенства линз приводят к тому, что точечный объект размывается в гауссовой плоскости в диск с конечным радиусом (некоторая комбинация из rsph, rchr, rast), они ограничивают разрешение электронных линз, и, следовательно, микроскопа в целом. Разрешение изображения в ПЭМ определяется способность объективной линзы получать изображение объекта, в то время как в СПЭМ разрешение изображения определяется тем, насколько большой ток мы можем зажать в маленький зонд, который представляет собой уменьшенное изображение источника электронов на образеце. В любом случае, разрешение ограничивается аберрациями линз.
Теоретическое разрешение
Если в оптической системе нет аберрации, разрешение любой линзы (стеклянной, электромагнитной, электростатической) определяется в терминах критерия Рэлея для световой оптики. Критерий Рэлея для разрешения произволен, в том смысле, что это не фундаментальный физический закон, а больше практическое определение. Этот критерий дает нам показатель остроты наших глаз в отношении, способности различить отдельно изображения двух самосветящихся, некогерентных точечных источников.
В результате дифракции, точка объекта изображается в виде диска (так называемый диск Эйри), который имеет профиль распределения интенсивности, как показано на рисунке 4. A. Если два диска перекрываются настолько, что они не могут быть различимы, как показано на рисунке 4.В, то точки в объекте, соответствующие этим дискам, не могут быть разрешены. Рэлей предположил, что если максимум от одного источника лежит на первом минимуме другого источника, как показано на рисунке 4.C, то ваш глаз может различить этот провал в виде двух перекрывающихся изображений, что указывает на наличие двух отдельных объектов. В условии Рэлея, когда общий профиль интенсивности демонстрирует провал в середине, превышающий 80% от максимальной интенсивности, две точки не могут быть разрешены. Наименьшее растояние при котором два некогерентных точечных источника могут быть разрешены, определяется как теоретическое разрешение линзы, и задается радиусом диска Эйри:
