9.5 Настройка и стигмирование

• | Печать |

9.5.1 Центр вращения линзы

Вам необходимо выполнить всего две настройки (выравнивание вдоль остической оси) для того, чтобы система формирования изображений работала правильно. Безоговорочно наиболее важной является настройка (выравнивание) пучка вдоль центра вращения объективной линзы, а второй является выравнивание дифракционной картины относительно оптической оси линзы. Для того, чтобы получать наилучшее качество информации из вашего ПЭМ, вам необходимо овладеть этими двумя основополагающими настройками.

В принципе, идея выравнивания центра вращения объективной линзы заключается в том, что поле объективной линзы должно быть центросимметричным относительно оптической оси, так, чтобы прямой пучок электронов на выходе из образца встречал симметричное поле при прохождении через линзу. Если поле находится не в центре, то электроны будут двигаться от оси и страдать от аберраций, и ваше изображение будет вращаться вокруг позиции вне оси, при изменении фокусировке объективной линзы, как схематически показано на рисунке 9.20.

Последовательность операций № 7

Для центрирования вращения объектива, необходимо начать с относительно небольших увеличений (около x10.000), выбрать хорошо различимую точку на изображении и переместить ее в центр экрана, и наблюдать за тем, как точка вращается, при колебании объективной линзы от перефокусировки до недофокусировки и обратно (используя воблер). Если точка вращается, не двигаясь от центра, объектив выровнен, и проверить точность выравнивания, можно перейдя на гораздо большие увеличения (> х10⁵).

Если точка движется от центра при увеличении х10000, с помощью управлением наклоном пучка, наклоните пучок таким образом, чтобы переместить точку на изображении, которая является центром вращения в середину экрана, при непрерывном колебании объектива. Повторите этот процесс при более высоком увеличении.

Выше увеличения 10⁵ воблер может внести слишком большое вращение, так что, возможно, придется делать расфокусировку объектива вручную.

Если изображение вращается относительно центра экрана при увеличении более х10⁵, центр вращения объектива выровнен хорошо. Чем выше степень увеличения, при которых вы можете добиться этого, тем лучше выравнивание и тем лучшее качество фотографий будет получено.

Эта операция может быть компьютеризирована в современной ПЭМ. В некоторых микроскопах также можно встретить операцию под выравнивание центра напряжений или «Вольтов центр», в котором колебания напряжения подаются на электронную пушку и объективная линза выравнивается таки образом, чтобы электроны оставались на оси, проходящей через объективную линзу, при изменении их энергии. Однако, данная настройка доступна не для всех микроскопах.

Если изменить увеличение дифракционной картины (например, изменение длины камеры L), то вся картина сдвинется с оси, если дифракционный центр выровнен неправильно. Для того, чтобы выровнять центр, необходимо отрегулировать проекционную линзу таким образом, чтобы центральное пятно в дифракционной картине находилось на оси и вращалось вокруг оси, при изменении L.

Центрирование дифракционной картины необходимо для формирования СПЭМ изображений, так как необходимо центрировать дифракционную картину таким образом, чтобы прямой пучок попадал на светлопольный детекор, а рассеянные пучки попадали в детектор темного поля. Помимо этой простой операции, система СПЭМ изображения не нуждается в выравнивании объектива.

9.5.2 Коррекция астигматизма в линзах системы формирования изображения

После того как центр вращения объективной линзы был настроен для изображения и дифракционной картины, оставшейся причиной вносящей аберации в наше изображения является астигматизм в объективной и промежуточной линзах.

Несмотря на тщательную центровку апертуры объективной линзы, остаточное загрязнение на ней может также вызвать астигматизм, для устранения которого необходимо использовать стигматоры – устройства вводящие компенсирующее астигматизм поле. Присутствие астигматизма объективной линзы увидеть сложнее, чем присутствие его в конденсорных линзах.

Астигматизм объективной линзы можно скорректировать следующим образом:

Последовательность операций № 8:

В первую очередь вам необходимо найти небольшое отверстие в образце или смотреть на угол, где края образца искривляются более чем на 90°. В идеале, вам необходимо использовать специальную дырявую пленки из углерода, для исправления остаточного астигматизма, прежде чем вставить свой образец, особенно для обучения данной процедуре, которая проиллюстрирована на рисунке 9.21.

Часто можно астигматизм объективной линзы можно увидеть только при очень высоких увеличениях, поэтому необходимо получить светлопольное изображение отверстия или края образца при большом увеличении (х10⁵). Сначала, отрегулируйте систему освещения, для обеспечения разумной параллельности падающего пучка. (как это сделать, зависит от того, есть ли у вас к/о линза или нет).

После этого расфокусируйте объективную линзу (либо перфокусируйте либо недофокусируйте, это не имеет значения). Полоса Френеля (которая является эффектом фазового-контраста) должна стать видна на тонкой грани вашего образца.

Поочередно недофокусируйте и перефокусируйте объективную линзу (или можно использовать воблер).

Если астигматизм присутствует, вы должны увидеть полосы в изображении, и эффект этих полос будет вращаться на 90°, при по обе стороны от положения точного фокуса. Наиболее просто увидеть полосы, наблюдая за полосами Френеля по краям, как мы показано на рисунке 9.21.

Настройте объективные стигматоры таким образом, чтобы они компенсировали полосы при перефокусировке, а затем снова при недофокусировке.

Повторяйте эти действия до тех пор, пока на изображении не будет появляться никаких полос, и оно будет просто размываться при дефокусировке объективной линзы.

Перейдите на большие увеличения и повторите эту процедуру. Как и с центром вращения, чем выше степень увеличения, при котором вы сможете исправить астигматизм, тем лучше. Следует помнить, что при больших увеличении интенсивность изображения будут сильно уменьшаться. Не надо пытаются компенсировать это снижение интенсивности путем сведения пучка, так как это разрушит параллельность лучей, таким образом уменьшая контрастность полос Френеля.

Как показано на рисунке 9.21.A, когда вы объективная линза недофокусирована, появляется светлая полоса Френеля появляется вокруг изображения края отверстия. Если эта полоса имеет равномерную толщину вокруг отверстия, то астигматизма в объективной линзе нет. Если полоса изменяется по толщине (интенсивности), как показано на рисунке 9.21.D, то условия фокусировки объективной линзы изменяется вокруг отверстия из-за присутствия астигматизма. В этом случае необходимо настроить стигматоры объективной линзы таким образом, чтобы толщина полосы Френеля стала равномерной. Ту же операцию необходимо повторить при перфокусированной объективной линзе, когда видна темная полоса по краю отверстия (рис. 9.21.B). В положении точного фокуса, вы не должны видеть полосу Френеля и контрастность изображения будет сведена к минимуму (рис. 9.21.C).

Данные метод коррекции астигматизма является подходящим при увеличениях до нескольких сотен тысяч раз.

На практике, если вы работаете при таких высоких увеличениях, вам, вероятно, придется проверить астигматизм вашей системы на протяжении все сессии, так что вам необходимо привыкнуть к изображению полос Френеля на тонких, изогнутых краях вашего образца, а не на идеальной «дырявой» углеродной пленке. Для изображений с высоким разрешением при увеличениях более х300,000, необходимо использовать полосы на изображении для коррекции астигматизма.

Астигматизм промежуточных линз имеет второстепенное значение и влияет только на дифракционную картину. Поскольку дифракционная картина появляется в задней фокальной плоскости объективной линзы при нулевом увеличении, промежуточная линза несут ответственность за ее увеличение на экране. Так что если остаточный астигматизм присутствует в промежуточных линзах, то на дифракционной картине должны появляться ортогональные искажения при переходе через фокус. Этот эффект мал и может быть увиден только в бинокуляры, при фокусировке дифракционной картины с помощью управления промежуточной линзой. Для корректировки астигматизма промежуточной линзы необходимо освещать поверхность образца широким пучком, чтобы дать наиболее острые дифракционные пики. Далее необходимо, как и в случае с о стигматорами объективной линзы, настроить стигматоры промежуточной линзы, таким образом, чтобы скомпенсировать любые искажения при перефокусировке, и недофокусировке, пока дифракционные пятна не станут расширяться и сжиматься равномерно во всех направлениях при переходе через фокус.