6.1 Введение
Электронные линзы в ПЭМ являются эквивалентом стеклянным линзам в световой микроскопии и, в значительной степени, мы можем проводить аналогии между ними. Например, поведение всех линз в стандартном ПЭМ может быть приближено к действию выпуклой (собирающей) стеклянной линзы на монохроматический свет. Линзы, в основном, выполняют две функции:
принимают все лучи, исходящие из точки объекта и воссоздают точку на изображении
фокусируют параллельные лучи в точку в фокальной плоскости линзы
Линзы не могут собрать все лучи от объекта, и мы часто сознательно ограничиваем угол сбора с поощью апертуры. Мы можем нарисовать диаграмму лучей, показывающую, как электронные линзы контролируют пучок электронов. Эти диаграммы соответствуют непосредственно лучевым диаграммам, используемым в физической оптике. Конечно, аналогии со светом нарушается для некоторых аспектов. Мы обсудим электронные линзы более подробно, показывая, как электрон ведет себя, при прохождении через такие линзы. Будут описаны некоторые фактические линзы и рассказано, как мы используем различные виды электронных линз в микроскопе.
Основные ограничения на использование электронных линз является то, что мы до сих пор не можем их делать очень хорошо. Они обладают довольно сильными сферическими и хроматическими аберрациями, которыми мы обычно управляем путем введения ограничивающих апертур, чтобы выбрать электроны ближайшее к оптической оси, так как они являются наименее пострадавшими от аберраций. Последние технические достижения позволили эти аберрации в значительной степени преодолеть, но ПЭМ с корректорами абераций, являются редкими и дорогими, и большинство микроскопистов все равно придется жить с этими ограничениями. Таким образом, мы должны понять аберрации, так как они играют важную роль в принятии решения, что мы можем и чего нельзя делать с микроскопом. В частности, аберрации (а не длина волны электронов) ограничивает разрешение ПЭМ.
Как и в световой микроскопии, линзы в ПЭМ контролируют все основные операционные функций прибора. В ПЭМ, положение линзы фиксировано, но мы можем изменить силу линзы так, как нам необходимо. В большинстве случаев, мы используем электромагнитные линзы, поэтому мы можем менять их силу, путем изменения тока протекающего в обмотках катушек, вокруг полюсного наконечника из мягкого железа, которое в свою очередь вызывает изменение силы и результирующего магнитного поля внутри полюсного наконечника.
Мы меняем фокус, изменять интенсивность освещения увеличения или изменения путем изменения силы линзы.
Почти любая операция, которую мы проводим в ПЭМ включает в себя изменение увеличения или фокуса; мы используем электронные линзы для увеличения изображения и фокусировки электронного пучка, дифракционной картины.
Апертуры используется для выбора различных электронных пучков для формирования различных изображений, таким образом, манипулируя контрастностью изображения. Другая диафрагма используется для выбора различных участков образца вносящих свой вклад в дифракционную картину.
Таким образом, зная, как комбинация из этих диафрагм/линз работает можно понять, каким образом мы контролируем ПЭМ и почему мы делаем определенные операции с микроскопом.
