22. Астигматизм та викривлення поля зору. Дисторсія. Хроматична аберація.

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

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

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.

23. Режими роботи пем. (дифракція, мікродифракція, світлопольний режим, темнопольний режим).

Режими роботи ПЕМ. ПЕМ може працювати у режимах дифракції, мікродифракції, світлопольного зображення, темнопольного зображення, режимі високої роздільної здатності при вивченні дефектів кристалічної решітки, режимі великих збільшень при отриманні зображення кристалічної решітки, стереоскопічному режимі та дифракції пучків, що сходяться.

Дифракція. На екрані електронного мікроскопа спостерігається дифракційна картина від кристалічного об’єкта (рис. 3.19). Площа зразка, з якого формується дифракційна картина, приблизно дорівнює площі поперечного перерізу пучка (якщо зразок достатньо тонкий). При роботі у даному режимі конденсорні лінзи ввімкнені, освітлювальна діафрагма введена, апертурна діафрагма і полюсний наконечник проективної лінзи вилучені, лінзи, що забезпечують збільшення, вимкнені.

а б

Рисунок 3.19 – Дифракційна картина для монокристалічної плівки золота (а) та полікристалічної плівки нікелю (б)

У режимі дифракції, працюючи на звичайному мікроскопі, не завжди вдається отримати повні та достовірні дані про зразок, тому вик. так звані дифракційні приставки

Існує клас приладів під назвою електронографи. Колона цих приладів відрізняється від колони мікроскопів тим, що вона у своєму складі містить лише освітлювальну систему. Електронографи зручніше використовувати для проведення дослідження фазового складу.

Мікродифракція. При роботі у режимі мікродифракції є можливість отримувати дифракційну картину від вибраної, незначної за розміром ділянки зразка, площа якої менша, ніж при звичайній дифракції.

Рисунок 3.21 − Хід променів у колоні ПЕМ при роботі у режимі мікродифракції: 1 - освітлювальна система; 2 - зразок; 3 - об’єктивна лінза; 4 - задня фокальна площина об’єктивної лінзи; 5 - площина першого проміжного зображення, предметна площина проміжної лінзи (селекторна діафрагма); 6 - проміжна лінза; 7 - площини другого проміжного зображення, предметна площина проективної лінзи; 8 - проективна лінза; 9 - фокальна площина проективної лінзи; 10 – екран

Світлопольний режим. Являє собою звичайний режим роботи ПЕМ, коли спостерігається на екрані мікроскопа зображення об’єкта.

Рисунок 3.24 – До пояснення світлопольного режиму

Яскравість зображення регулюється другим конденсором та струмом пучка. Фокусування зображення здійснюється об’єктивом. Збільшення регулюється проміжною лінзою.

Темнопольний режим. Метод формування зображення дифрагованим пучком отримав назву темнопольного.

Рисунок 3.25 − Спрощена схема отримання світлопольного (а) та темнопольного зображень (б, в): 1 - освітлювальна система; 2 - зразок; 3 – пучок, що пройшов через зразок; 4 - дифрагований пучок; 5 – апертурна діафрагма

Алгоритм отримання темнопольного зображення: зразок орієнтується так, щоб отримати потрібне зображення у світлопольному режимі; створюється необхідний нахил падаючого пучка завдяки регулюванню електромагнітної системи нахилу; дифрагований пучок виводять на вісь колони мікроскопа і далі працюють, як у режимі світлопольного зображення.

Рисунок 3.26 − До пояснення темнопольного режиму

Використовується для полегшення інтерпретації мікродифракційної картини багатофазних зразків, при отриманні зображення дефектів пакування тощо.