6.2.4 Увеличение, уменьшение, и фокус

• | Печать |

Мы можем использовать уравнение Ньютона для определения увеличения выпуклой линзы:

где M также приблизительно равно отношению угла сбора линзы со стороны объекта (β) и изображения (α), как показано на рисунке 6.1, при условии, что эти углы малы, коковы они вегда и есть в ПЭМ.

Иногда нам необходимо уменьшить объект, например, когда мы хотим, сформировать малое изображение источника электронов для создания наименьшего возможного зонда на образеце. В этом случае мы определим уменьшения, как 1/M. В ПЭМ мы изменяем увеличение, изменяя силу линзы, это можно сделать не изменяя саму линзу. Так электромагнитные линзы принципиально отличаются от стеклянных линз тем, что одна линза может быть настроена на диапазон раличных увеличений.

Если мы увеличим силу линзы, то фокусное расстояние уменьшится как показано на рисунке 6.4. Если f уменьшается, а d₀ остается неизменным, то d_i должно соответственно уменьшаться и увеличение изображения будет уменьшаться, или будет наблюдаться уменьшение.

Для полчения больших увеличений в ПЭМ, объект, как правило, располагают очень близко к линзе, работающей с фиксированной силой, тем самым получая очень малые d₀ и, соответственно, большое M. Делее плоскость изображения первой линзы, сопрягают с плоскостью объекта следующей линзы и так далее, для нескольких линз находящихся одна за другой. Таким образом, мы получаем многолинзовую систему. Принципиально, нет ничего, чтобы ограничивало нас в увеличении, однако, выше определенного увеличения, мы не будем видеть больше полезной информации, потому что существуют другие факторы ограничивающие детализацию изображения и, следовательно, разрешение микроскопа. Также иногда нам необходимо смотреть не изображение объекта а, то что получается в задней фокальной плоскости (потому, что именно там получается дифракционная картина). Для этого, задняя фокальная плоскость верхней линзы должны стать плоскостью объекта для последующей линз в системе формирования изображений.

В ПЭМ помимо четко сфокусированных изображений, есть много полезной информации, которая может быть получена при условии работы с изображением вне фокуса. Эта ситуация несколько отличается от любой другой формы микроскопии где изображения вне фокуса, как правило, менее полезно, или, что более вероятно, совершенно бесполезно.

Тем не менее, в ПЭМ необходимо определить следующие два условия по отношению к плоскости, в которой формируется сфокусированное изображение:

1. если сила линзы увеличивается таким образом, что изображение формируется выше плоскости изображения, то изображение будет не в фокусе, и мы говорим линза перефокусированна.

2. если линза ослабляется, и изображение формируется ниже (т. е. после) плоскости изображения, изображение будет не в фокусе, и линза будет недофокусированна.