Una breve discussione sui principali difetti che limitano le prestazioni del microscopio
A causa di difetti nell'obiettivo, tutti i diagrammi del percorso ottico ideale devono essere corretti. Questi difetti limitano la risoluzione del microscopio ma, paradossalmente, aiutano ad ottenere dal microscopio una migliore profondità di fuoco e profondità di campo.
In condizioni parassiali, cioè quando gli elettroni con un piccolo angolo tra la loro traiettoria e l'asse ottico partecipano all'imaging, tutti i punti sullo stesso piano dell'oggetto verranno ripresi su un piano dell'immagine gaussiano con valori singoli e nessuna deformazione. Tuttavia, in realtà, gli elettroni che partecipano all'imaging non soddisfano completamente le condizioni parassiali teoricamente impostate e l'immagine dell'oggetto risultante può essere sfocata o distorta.
Al momento, ci sono molti difetti nelle lenti e tutti i difetti possono essere osservati nelle immagini o negli schemi di diffrazione. Tuttavia, in pratica, la maggior parte delle persone non ha bisogno di averne una comprensione completa. Qui introdurremo le principali limitazioni delle prestazioni del microscopio, tra cui l'aberrazione sferica, l'aberrazione cromatica e l'astigmatismo.
1. Differenza di palla
Da quando il termine aberrazione è stato menzionato per la prima volta nei principali componenti ottici del telescopio Hubble, il suo utilizzo è diventato più frequente. Questo difetto è causato dall'effetto non uniforme del campo della lente sui raggi fuori-asse. Per le lenti elettromagnetiche, più gli elettroni sono lontani dall'asse, più vengono deviati, determinando la formazione di un disco di una certa dimensione dopo la rifrazione dell'oggetto puntiforme. Ciò limita la capacità di ingrandire i dettagli dell'oggetto, poiché i dettagli vengono ridotti durante il processo di imaging.
L'effetto dell'aberrazione sferica è mostrato nella figura seguente, dove un punto come un oggetto P forma un'immagine sul piano gaussiano P. Questo non sembra un punto due, è un'area centrale luminosa ad alta-intensità con un alone circostante.
L'aberrazione sferica è il fattore più importante nell'obiettivo perché riduce la qualità delle immagini TEM e tutti gli altri obiettivi amplificano gli errori che produce. L'aberrazione della sfera è ugualmente dannosa negli specchi focalizzatori di AEM e STEM, che richiedono entrambi grandi correnti di eccitazione per formare il più piccolo punto del fascio di elettroni. La funzionalità che tutte le forme di TEM possono ottenere al limite di risoluzione è quasi limitata dall'aberrazione sferica, motivo per cui le persone sono così entusiaste di poter correggere l'aberrazione sferica.
