5. Якість зображення.

Якість зображення та роздільна здатність електронного мікроскопа обмежені факторами двох типів. Перший із них обумовлений інструментальними дефектами. Сюди входять аберація лінз, розміри пучка електронів, стабільність високої напруги і струму живлення лінз, вібрації, що виникають при роботі приладу. Другий тип пов’язаний з областю взаємодії пучка електронів з об’єктом дослідження.

Ідеальна оптична система – це така, в якій формується зображення, геометрично подібне до об’єкта, а пучки зберігають гомоцентричність, тобто точка завжди зображається точкою.

Аберацією називають похибку або обмеження на зображенні, яке створене реальною оптичною системою. Вона проявляється в тому, що зображення виходить нечітким або не відповідає геометрично точно об’єкту.

Аберація, яка залежить від величини апертурного кута, отримала назву апертурної і проявляється в тому, що промені, які виходять з однієї точки зразка, не перетинаються в одній точці у площині гаусівського зображення. В результаті точка об’єкта зображається плямою.

6. Сферична аберація.

Порушення умов лінійного збільшення заломлюючої здатності лінзи при віддаленні променя від оптичної осі.

Рисунок 3.12 – Схема виникнення сферичної аберації: 1 - предметна площина; 2 - лінза; 3 - площина гаусівського зображення

, де С_сф− стала сферичної аберації; β₀ − апертурний кут лінзи; М − збільшення.

С_сфmin=0,3f для електромагнітних

С_сф≈10f для електростатичних

7. Астигматизм та викривлення поля зору.

Розглянемо два плоскі промені (рис. 3.14), що виходять з точки об’єкта А у двох взаємно перпендикулярних площинах, які назвемо сагітальною і меридіанною.

Рисунок 3.14 – Хід променів через лінзу, що має астигматизм: 1 - предметна площина 2 - лінза; 3 - площина найменшого спотворення; 4 - площина зображення; 5 - меридіанна площина 6 - сагітальне зображення

8. Дисторсія.

Для різновіддалених точок площини лінзи від оптичної осі буде різна фокусна відстань. Фокусна відстань впливає на збільшення.

Рисунок 3.15 – Викривлення поля зору: 1 – предметна площина; 2 - площина лінзи; 3 – площина зображення

В обох випадках зміщення точок (x) зображення стосовно до ідеального пропорційне третьому ступеню їх відстані до оптичної осі (r) ÷ x ~ r³, але в першому випадку пропорційність від’ємна.

Рисунок 3.16 − Ілюстрація анізотропної дисторсії

9. Хроматична аберація.

Хроматична аберація виникає внаслідок того, що електрони пучка потрапляють у лінзу з різною енергією.

Рисунок 3.17 − Схема виникнення хроматичної аберації: 1 - предметна площина; 2 - лінза; 3 - площина зображення

, де С_хр = f − стала хроматичної аберації; ΔЕ/Е₀ − відносний розподіл енергій електронів пучка

Причинами нехроматичності пучка є: нестабільність високої напруги; статистичний характер емісії електронів; нестабільність напруги на електродах електростатичних лінз; розподіл енергій електронів, обумовлений характером взаємодії електронного пучка зі зразком.