9.1.3 Конденсорно-объективная линза
Когда первые ПЭМ, работающие в режиме сходящегося пучка, были сконструированы, их объективная линза не могла одновременно обеспечивать как режим параллельного так и сходящегося пучка. Таким образом, для изменения режима работы, необходимо было менять полюсные наконечники объективной линзы, что было очень неудобно. Для решения этой проблемы, в середине 1970-х годов была разработана конденсорно-объективная линза (к/о). В к/о линзе, магнитное поле между полюсными наконечниками было очень сильным (~2 Tл). Это сильное поле имеет две функции. Во первых, оно действует как конденсорная линза и заставляет пучок сходятся на образце. Таким образом, мы можем считать ее частью системы конденсорных линз – как третью конденсорную линзу C3. Во-вторых, как только пучок прошел через образец, он фокусируется так же как это происходит в обычной линзе. Пучок почти никогда не параллелен в к/о линзе и поэтому, как показано на рисунке 9.5, еще одна линза вводится в колонну между C2 и объективной линзой. Эта дополнительная линза - конденсорная минилинза, является стандартом для современных ПЭМ, работающих как СПЭМ или АЭМ (т.е., это стандарт для всех современных ПЭМ используемых для исследования материалов). Без конденсорной мини-линзы, действие к/о всегда похоже на действие объективной линзы в специализированном СПЭМ микроскопе, потому что в таких микроскопах, не требуется режима получения изображения в параллельном пучке. Все изображения и анализы осуществляются с помощью сходящегося зонда. Тем не менее, в ПЭМ, где оба режима (параллельного и сходящегося пучка) необходимы, когда мини-линза включена, фокусирующее действие к/о линзы на пучок, создающее сходящийся пучок, может быть компенсировано за счет формирования кроссовера в передней фокальной плоскости объективной линзы. Здесь передняя фокальная плоскость фактически выступает в качестве конденсорной части к/о линзы. Таким образом, в отличие от традиционных объективных линз (рис. 6.5), условия параллельного пучка получается при работе к/о линзы в условиях перефокусировки (рисунок 9.5).
Рисунок 9.5 показывает различные пути луча через к/о линзу, с минилинзой, в зависимости от изменения силы С2 линзы. Как можно видеть, пучок на образце варьируется от почти параллельного, становится сходящимся, затем расходящимся, а затем обратно становится параллельным, по мере увеличения силы C2 линзы. Таким образом, благодаря этому взаимодействию между С2 и к/о линзами, изменяя силу C2 мы изменяем фокусировку зонда на образце, и тем самым изменяем фокус изображения в СПЭМ и в дифракции в сходящемся пучке, а также изменяет пространственное разрешение любого АЭМ. Таким образом, необходимо иметь в виду, что, когда вы работаете в режиме зонда (сходящийся пучок), две линзы управляют фокусом. Если вы работаете в обычном режиме параллельного пучка в ПЭМ, то вы можете просто использовать объективную линзу (нижний полюсный наконечник) для фокусировки изображения, и вам не нужно регулировать систему освещения.
