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徕卡生物显微镜——电子透镜的像差

发布时间:2012-05-22   点击次数:1768次

徕卡生物显微镜——电子透镜的像差

前面我们讨论的是徕卡生物显微镜理想成像的电子光学。在一些待定的条件下,物与像之间有点一点对应和几何相似的关系。然而实际情况与理想的像有偏离,这就是像差。我们可以根据它们不同的产生原因,用像点径向位置的偏离来作定量描述。

1,徕卡生物显微镜几何修差

当电子轨迹不满足倍铀条件时所形成的像差称为几何像差。已知倍轴条件归结为两点,即(一)轨迹的径向离轴位置(r)很小;(二)轨迹相对于轴的斜率(/)或电子束对轴的倾角(“)也很小。几何像差来自这些量并非无限小。研究指出,影响zui重要的是三级倍差,即实际像点的偏离正比于这些量的三级项者。它们是球差[正比于小)、当形差(正比于M’)、场曲和像散(正比于rz“)和畸变(正比于r3)。电镜中我们只关注*种和第四种几何像差。

2.徕卡生物显微镜——球差

如图1—7所示,经轴上物点发出的电子束斜率较小者,可在理想伤平面中会聚成一个点。如果透镜光闹所决定的孔径角“。具有一定值删电子束中轨迹斜率较大者将行经离轴较远的区域。由于远轴区透镜场强度的变化比线性变化更快,那里的电子会受到更强偏转,所以这些电子柬聚焦的位置比伤轴轨迹更靠近物方,经过该聚焦点后又发散开来。这样它们在理想像平面中的落点与傍轴像点问有一定偏离。zui终由一个物点发出的孔径角(半张角)为的整个电子柬在像平面上就形成一个模糊圆斑。其半径为:如果换算到透镜左侧的物方,球差使样品上的几何点扩展成一个半径为(此)o的圆斑。生甲粥,分别为像方或物方的球差系数;q’q一分别为像方或物方的电子柬有效孔径角(或半张角)。因为孔径角为吨的实心锥形电子束中包含有从o”蝎不同孔径角的各电子束,它们会聚在不同位置处,因此在理想像点与zui近透镜的像点之间的某处.必存在一zui小模糊圆。可以证明该像方zui小模糊圆的半径为换算到物方zui小模糊圆的半径为式中各符号纳意义同(1一173式。徕卡生物显微镜电子光学中的球差是不可消除的。球差系数与透镜极靴的形状,焦炬等有关,故在仪器的设计中应尽量设法减小c的值。此外在使用中还可用物镜光闹扎的大小来调节束孔径角轧、从而减小球差的模糊斑。

3.徕卡生物显微镜——畸变

畸变是物面较大时的一种重要几何像差。电子轨证离轴的径向高度大者,受到透镜场的作用力大,不同高度处的电子束所受到的透镜作用力不同,zui终像的放大倍数也就各不相同。但是只要保证电子轨迹的斜率不大,像与物之间仍能维持点一点对应关系,所以这种畸变像差将造成像相对于物的比例失真,但不会导致像的模糊。请看团1—8。数学上可以用像平面中的径向偏离量来表示畸变,也可以用换算到物方的畸变量。

徕卡生物显微镜的磁透镜中的畸变有两类:(一)rJ<o,对应的是桶形畸变,离抽越远的物点放大倍数越小;(二)内>o,对应的是枕形畸变,离轴越远的物点受到的放大倍数超大。此外有时还会有由于像转角随物点离轴高度而变所造成的扭曲g5F变。cJ的正负可以通过透镜电流的大小和方向来作调节。电镜中有多组成像系统,只有在低放大倍数时,相应的物面较大,畸变才显得重要。但是徕卡显微镜设计中可以设法使各级透镜的畸变互相抵消。这样它就不再影响终保的质量。

备注:徕卡生物显微镜——电子透镜的像差部分文章由http://www.cnnoptics.com/,编辑上传

 

 

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