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電子顯微鏡的景深和顯微鏡的分辨率

[2012/11/21]

　　顯微鏡由于電子的波動(dòng)性，當(dāng)它通過(guò)小孔光闌時(shí)會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。衍射結(jié)果表現(xiàn)為每個(gè)物點(diǎn)形成的像是一個(gè)圓斑(周圍的副光環(huán)可忽略不計(jì))。定義這個(gè)衍射圓斑的半徑為衍射像差。在像方或物方可分別表示為:

　　(Ar&ff),=0.611/a(1一22a)

　　(1rdff)o=0.61A/ao(1一22b)

　　式中各符號(hào)的意義同前？梢钥闯黾哟蠊怅@孔徑角as，可以減小衍射差。但實(shí)際工作中還應(yīng)注意這樣會(huì)帶來(lái)的不利影響。

　　景深和焦探(11)

　　景深就是在保持像清晰的前提下，可允許物面在軸上的移動(dòng)距離，或者說(shuō)可允許物上不同部位處的凹凸差。根據(jù)圖1-10，理想情況下物點(diǎn)P成像在Q點(diǎn).如果物面在P點(diǎn)前后P’P"之間移動(dòng)，則在Q看到的物有一定橫向?qū)挾。如果透鏡有各種像差。該系統(tǒng)實(shí)際存在一個(gè)對(duì)物的可分辨極限(分辨率8)。顯微鏡價(jià)格只要P’P,,間平面上的物點(diǎn)寬度小于或等于s，則在Q處的成像效果與P點(diǎn)處幾何物點(diǎn)造成的像斑是相同的，即其清晰度相同。因此可允許的物在軸上最大距離PP"稱景深Do，它由下式定出:

　　D0二

　　(1一23)

　　式中d一電子光學(xué)系統(tǒng)對(duì)物的分辨率;

　　ao一電子束的物方有效孔徑角.

　　對(duì)于100kV的電鏡，偏光顯微鏡如果分辨率為lnm，物鏡孔徑角為5X10-1rad，則景深Do=200nm.這表示樣品厚度或表面凹凸起伏不超過(guò)200nm時(shí)，能得到均勻清晰的圖像.由此可見(jiàn)景深也常常成為對(duì)樣品厚度的限制因素之一。

　　把景深這一特性轉(zhuǎn)換到像方便可得到焦深Df。它就是為了得到清晰度相同的像，可允許的圖像顯示或記錄平面的軸向位移量。參照(1一23)可得:

　　Df=B;/a(1一24)

　　式中S;一像方的分辨率;a;一電子束的像方有效孔徑角。

　　顯微鏡像方分辨率S;受觀察熒光屏的分辨率所限制。通常熒光屏的分辨率為505m。如電鏡最高放大倍數(shù)M=10`X，電子束孔徑角ao=5X10-’rad，則最長(zhǎng)焦深(D1),o,==100M。即使在最低放大倍數(shù)M=10’X，相應(yīng)的ao=1X10-’rad時(shí)，最低焦深(Df).二50cm？梢(jiàn)電鏡的焦深值很大.這就說(shuō)明了在透射電鏡中為什么我們只對(duì)熒光屏調(diào)焦，而把像記錄在其下方的電子感光板或其上方的35mm膠片上時(shí)，總能得到清晰的像。