Come valutare la qualità dei gruppi di lenti utilizzati nei microscopi
I cilindri metallici cavi di un microscopio in cui diversi assi giacciono sulla stessa linea retta (cioè l'asse ottico), o diaframmi metallici con un foro rotondo centrale disposto in parallelo nei microscopi Olympus, sono elettrodi con una struttura assialmente simmetrica. Quando viene applicata loro una certa tensione, viene generato un campo elettrostatico a simmetria assiale. Questo campo elettrico può focalizzare e visualizzare gli elettroni nel microscopio, quindi è chiamato microscopio elettrostatico. Esistono molti tipi diversi di lenti elettrostatiche.
In base alla distribuzione del potenziale lungo l'asse di simmetria dopo l'applicazione della tensione, i microscopi Olympus possono essere suddivisi approssimativamente in quattro categorie:
Lente unipotenziale: il potenziale assiale su entrambi i lati del microscopio è costante e di uguale valore.
Lente di immersione: il potenziale assiale su entrambi i lati del microscopio è costante ma di valore diverso.
Obiettivo ad apertura singola (chiamato anche obiettivo con foro): l'effetto dell'obiettivo è concentrato vicino al foro circolare del diaframma. L'intensità del campo elettrico assiale su entrambi i lati del microscopio è costante. Un singolo diaframma circolare è di scarsa utilità da solo, ma spesso può servire come componente di alcuni obiettivi complessi.
Obiettivo ad immersione: l'oggetto che emette elettroni è direttamente immerso nel campo elettrico di questo tipo di microscopio, mentre il potenziale assiale sull'altro lato (lato immagine) dell'obiettivo Nikon è costante.
Fatta eccezione per la categoria 4, gli altri tre tipi di lenti elettrostatiche possono essere considerati lenti per microscopio, da cui si possono derivare le relazioni tra la lunghezza focale del lato oggetto e la lunghezza focale del lato immagine. Le formule della lunghezza focale per le lenti di categoria 1 e 2 sono le seguenti:
Si può facilmente dimostrare che le lunghezze focali degli obiettivi unipotenziali e degli obiettivi ad immersione sono sempre positive, il che significa che questi microscopi Nikon sono sempre convergenti. Una lente ad apertura singola, tuttavia, può essere una lente divergente. Le prestazioni di un obiettivo da immersione devono essere analizzate in base a condizioni specifiche.
Un tipico esempio è il cannone elettronico utilizzato nei microscopi Nikon e in altri tubi a fascio elettronico. La sua funzione è quella di formare un fascio di elettroni con una certa forma di sezione trasversale e intensità di corrente.
