Новая папка / 02 Ход лучей и формирование изображения
.pdf
Ход лучей в объективной линзе
Дифракционный контраст, изображение в светлом поле
θ e |
k |
|
2θ |
f |
a |
|
||
Апертурная |
f |
|
диафрагма |
|
|
|
|
|
На экране: |
|
b |
дифракционный контраст - |
|
|
- распределение интенсивности |
|
|
проходящей волны на нижней |
|
|
поверхности объекта. |
|
|
1-е промежуточное изображение |
11 |
Контуры экстинкции
Светлое поле
а
I |
II |
002 |
110
|
|
0,5 мкм |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
в |
|||
|
g = 002 |
||||
I |
|
|
|
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
ПОН |
||||
|
|
0,5 мкм |
|
|
|
|
|
|
|||
Дифракционный контраст, изображение в светлом поле
θ e |
k |
|
б |
|
|
2θ |
f |
a |
|
||
Апертурная |
f |
|
г диафрагма |
|
|
|
|
g = 110
b
ПОН
0,5 мкм
Темное поле |
12 |
1-е промежуточное изображение |
Ход лучей в объективной линзе
Амплитудно-фазовый контраст, изображение решетки
На экране: |
θ e |
k |
|
|
Результат интерференции двух когерентных |
|
|||
электронных пучков – синусоидальное |
|
|
|
|
распределение интенсивности с периодом, |
|
|
|
|
равным расстоянию между плоскостями |
|
|
a |
|
кристаллической решетки - d. |
2θ |
f |
||
|
||||
|
|
|||
Апертурная |
f |
|
||
диафрагма |
|
|
||
b
13
Изображение решетки Разрешающая способность
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.61λ |
|
|
|
0.61λ |
|||
|
ds = Csα3 |
|
ddofr |
= |
|
αопт = 4 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
α |
|
|
|
Cs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
αопт = 5×10-3 |
|
|
|
α ≥ 2θ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2dhklSinθ = λ
V = 100 kV; dhkl = 2 ангстрема α ≈ 2θ ≈ λ/dhkl ≈ 2×10-2
V = 500 kV; dhkl = 2 ангстрема α ≈ 2θ ≈ λ/dhkl ≈ 3×10-3
θ e |
k |
|
2θ |
f |
a |
|
||
Апертурная |
f |
|
диафрагма |
|
|
b
При амплитудно-фазовом контрасте повышение ускоряющего
напряжения приводит к увеличению разрешающей способности,
14
обеспечивая необходимые значения апертурного угла α ≥ 2θ.
Ход лучей в промежуточной и проекционной линзах
Дифракционная
картина
1-е промежуточное изображение
Промежуточная
линза
Селекторная
диафрагма
Плоскость 2-го 
промежуточного изображения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
+ |
1 = |
1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
f |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b – Const !!! |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
a1 |
|
a2 |
> a1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f2 |
> f1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f1 |
|
|
|
f |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проекционная линза
Конечное изображение |
15 |
Ход лучей в промежуточной и проекционной линзах
1a + b1 = 1f
b – Const !!!
a2 > a1 f2 > f1
Дифракционная |
|
|
картина |
|
|
1-е промежуточное |
|
a2 |
изображение |
a1 |
|
Промежуточная |
|
|
линза |
f1 |
f |
|
||
|
|
2 |
Селекторная |
b |
b |
|
Селекторная |
|
диафрагма 2-е промежуточное |
диафрагма |
|
изображение |
|
|
Проекционная
линза
16
Конечное изображение
Ход лучей в промежуточной и проекционной линзах
1a + b1 = 1f
b – Const !!!
a2 > a1 Режим микродифракции
f2 > f1
Дифракционная |
|
|
картина |
|
|
1-е промежуточное |
|
a2 |
изображение |
a1 |
|
Промежуточная |
|
|
линза |
f1 |
f |
|
||
|
|
2 |
Селекторная |
b |
b |
|
|
|
диафрагма 2-е промежуточное |
|
|
изображение |
|
|
Промежуточная
линза
17
Конечное изображение
Ход лучей в промежуточной и проекционной линзах
Объективная линза 
Х 500
Промежуточная линза
Проекционная линза
|
|
|
|
|
|
|
|
a2 |
||||
|
|
|
|
|
a1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Х 10 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f1 |
|
|
f |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Х 500 |
M = 2 500 000 1 ангстрем 0.25 мм 18
Глубина поля D
Минимальное расстояние, на которое можно сместить (в направлении электронной волны) объект без уменьшения разрешающей способности
2r |
r = (D/2)tgα = Dtgα/2 |
|
|
B |
r = Dα/2 |
|
A |
D |
||
|
|
|
|
|
a |
|
Условие фокусировки - r ≤ d |
|
|
|
Bi |
|
||||
|
|
|
α |
|
|
|
r = d: BBi – глубина поля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
D = 2d/α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d = 10 ангстрем, α = 5×10-3: D = 4 000 ангстрем d = 1 ангстрем, α = 5×10-3: D = 400 ангстрем
19
Глубина фокуса (глубина резкости)
О
α |
a |
|
|
β |
Bi |
A |
α |
X |
|
||
|
|
|
|
||
β |
|
B |
|
b |
Ai |
b |
a |
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Оi |
|
|
|
|
b = X/tgβ; a = X/tgα; M = b/a = tgα/tgβ = α/β |
||||||||||||||||
|
DF |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M = α/β |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D = 2d/α |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ri |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условие фокусировки - 2ri ≤ 2d×M = 2d(α/β) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
2ri ≤ 2d(α/β) |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
2ri = 2(DF/2)tgβ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ri = D β |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DF = 2dα/β2 = [2dα/β2](α/α) = (2d/α)(α2/β2) = D(α2/β2) |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DОЛ = DОЛ M |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
OЛ |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
DFОЛ+ПЛ = DFОЛ M ПЛ2 |
|
|
|
DFОЛ+ПЛ = DОЛ M O2Л M ПЛ2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d = 1 ангстрем: DОЛ = 400 ангстрем, МОЛ = 100, МПЛ |
= 100 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DF = 4 метра |
20 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||