18. Ідеальне або гаусівське зображення.
Рівняння
руху електрона під дією електричного
(з напруженістю
)
і магнітного полів має вигляд
де z
– зміщення електрона.
До розв’язку рівняння входить sinα (α − кут між миттєвим напрямком швидкості та оптичною віссю мікроскопа), який можна розкласти у ряд
Якщо кут α малий, то sin α ≈ α. Наближення, для якого виконується ця умова, отримало назву діоптрики Гаусса, а пучки, для яких вона виконується, – парааксіальних пучків.
У випадку парааксіальних пучків зображення, створене лінзою, точно і без дефектів відповідає об’єкту. Точки у площині зображення не розмиті. Зображення, сформоване парааксіальними пучками, отримало назву ідеального, або гаусівського.
19. Дифракційний принцип формування зображення.
Електрони, які розсіяні решіткою під різними кутами, дають дифракційні максимуми у точках 0, 1, -1, 2, -2 і т.д. на апертурній площині. Для точок 0, 1, -1 і т.д. кути розсіювання будуть визначатися за співвідношенням
,
де n
– порядок відбиття;
–
довжина хвилі електрона.
Рисунок 3.4 – Хід променів при формуванні зображення гратки з періодом а: 1 - площина об’єкта; 2 - лінза; 3 – апертурна площина; 4 - площина зображення
20. Конструкція пем.
Рисунок 3.6 – Типова блок-схема електронного мікроскопу: 1 - масивна станина, 2 – колона, 3 - вакуумна система, 4 - джерело високої напруги, 5 - високостабільних джерел постійного струму, 6 - реєстрація зображення
Рисунок 3.7 – Схема електронно-променевої гармати: 1 - катод; 2 - циліндр Венельта; 3 - анод; 4 - пучок електронів; 5 - змінний резистор
21. Якість зображення. Сферична аберація. Ізотропна та анізотропна коми.
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.
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.
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 Ссф−
стала сферичної аберації; β0
− апертурний кут лінзи; М
− збільшення.
Ссфmin=0,3f для електромагнітних
Ссф≈10f для електростатичних
Ізотропна та анізотропна коми. Відбувається у зв’язку з порушенням симетрії пучка, який пройшов крізь лінзу. Внаслідок цього зображення точки матиме вигляд несиметричної плями розсіювання. Точки являє собою результат накладення кружків розсіювання, фігура схожа на комету, “голова” якої розміщена в точці ідеального гаусівського зображення.
Анізотропна кома з’являється у магнітних лінзах і відрізняється від описаної тим, що хвіст комети направлено не по радіусу, а вбік.
Рисунок 3.13 - Схема виникнення коми: 1 - предметна площина; 2 - площина лінзи; 3 - площина зображення; 4 - зображення точки у вигляді коми