球差是像差影响电磁透镜分辨率的主要因素,它 还不能象光学透镜那样通过凸透镜、凹透镜的组 合设计来补偿或矫正。
据说日本电子已经制造了带球差校正器的透射电 镜,但一个球差校正器跟一台场发射透射电镜的 价格差不多。
TEM Cs Corrector
Un-corrected
Corrected
No Fringe
什么原因导致这样的结果呢?原来电磁透镜也和光学透 镜一样,除了衍射效应对分辨率的影响外,还有像差对 分辨率的影响。由于像差的存在,使得电磁透镜的分辨 率低于理论值。电磁透镜的像差包括球差、像散和色差。
一、球差
球差是因为电磁透镜的中心区域磁场和边缘区域磁场对 入射电子束的折射能力不同而产生的。离开透镜主轴较 远的电子(远轴电子)比主轴附近的电子(近轴电子) 被折射程度大。
原来的物点是一个几何点,由于球差的影响现在变成了
半径为ΔrS的漫散圆斑。我们用ΔrS表示球差大小,计
算公式为:
rS
1 4
C
s
3
(1-10)
式中 Cs表示球差系数。 通常,物镜的球差系数值相当于它的焦距大小,
约为1-3mm,α为孔径半角。从式(1-10)中可以 看出,减小球差可以通过减小球差系数和孔径半 角来实现。
引起电子能量波动的原因有两个, 一是电子加速电压不稳,致使入射 电子能量不同;二是电子束照射试 样时和试样相互作用,部分电子产 生非弹性散射,致使能量变化。
最小的散焦斑RC。同 样将RC折算到物平面
上,得到半径为ΔrC 的圆斑。色差ΔrC由 下式来确定:
rC
Cc
E E
(1-12)
更短的波长是X射线。但是,迄今为止还没有找到能使X 射线改变方向、发生折射和聚焦成象的物质,也就是说 还没有X射线的透镜存在。因此X射线也不能作为显微镜 的照明光源。