徠卡生物顯微鏡——電子透鏡的像差

前面我們討論的是徠卡生物顯微鏡理想成像的電子光學,。在一些待定的條件下,，物與像之間有點一點對應和幾何相似的關系,。然而實際情況與理想的像有偏離，這就是像差,。我們可以根據它們不同的產生原因,，用像點徑向位置的偏離來作定量描述。

1,徠卡生物顯微鏡幾何修差

當電子軌跡不滿足倍鈾條件時所形成的像差稱為幾何像差,。已知倍軸條件歸結為兩點,，即（一）軌跡的徑向離軸位置（r）很小,；（二）軌跡相對于軸的斜率（／）或電子束對軸的傾角（“）也很小,。幾何像差來自這些量并非無限小。研究指出,，影響zui重要的是三級倍差,，即實際像點的偏離正比于這些量的三級項者。它們是球差[正比于?。?、當形差（正比于M’）、場曲和像散（正比于rz“）和畸變（正比于r3）,。電鏡中我們只關注*種和第四種幾何像差,。

2.徠卡生物顯微鏡——球差

如圖1—7所示，經軸上物點發(fā)出的電子束斜率較小者,，可在理想傷平面中會聚成一個點,。如果透鏡光鬧所決定的孔徑角“。具有一定值刪電子束中軌跡斜率較大者將行經離軸較遠的區(qū)域,。由于遠軸區(qū)透鏡場強度的變化比線性變化更快,，那里的電子會受到更強偏轉，所以這些電子柬聚焦的位置比傷軸軌跡更靠近物方，經過該聚焦點后又發(fā)散開來,。這樣它們在理想像平面中的落點與傍軸像點問有一定偏離,。zui終由一個物點發(fā)出的孔徑角（半張角）為的整個電子柬在像平面上就形成一個模糊圓斑。其半徑為：如果換算到透鏡左側的物方,，球差使樣品上的幾何點擴展成一個半徑為（此）o的圓斑,。生甲粥,分別為像方或物方的球差系數；q’q一分別為像方或物方的電子柬有效孔徑角（或半張角）,。因為孔徑角為噸的實心錐形電子束中包含有從o”蝎不同孔徑角的各電子束,，它們會聚在不同位置處，因此在理想像點與zui近透鏡的像點之間的某處．必存在一zui小模糊圓,?？梢宰C明該像方zui小模糊圓的半徑為換算到物方zui小模糊圓的半徑為式中各符號納意義同（1一173式。徠卡生物顯微鏡電子光學中的球差是不可消除的,。球差系數與透鏡極靴的形狀,，焦炬等有關，故在儀器的設計中應盡量設法減小c的值,。此外在使用中還可用物鏡光鬧扎的大小來調節(jié)束孔徑角軋,、從而減小球差的模糊斑。

3.徠卡生物顯微鏡——畸變

畸變是物面較大時的一種重要幾何像差,。電子軌證離軸的徑向高度大者,，受到透鏡場的作用力大，不同高度處的電子束所受到的透鏡作用力不同,，zui終像的放大倍數也就各不相同,。但是只要保證電子軌跡的斜率不大，像與物之間仍能維持點一點對應關系,，所以這種畸變像差將造成像相對于物的比例失真,，但不會導致像的模糊。請看團1—8,。數學上可以用像平面中的徑向偏離量來表示畸變,，也可以用換算到物方的畸變量。

徠卡生物顯微鏡的磁透鏡中的畸變有兩類：（一）rJ＜o,，對應的是桶形畸變,，離抽越遠的物點放大倍數越小,；（二）內＞o,，對應的是枕形畸變，離軸越遠的物點受到的放大倍數超大,。此外有時還會有由于像轉角隨物點離軸高度而變所造成的扭曲g5F變,。cJ的正負可以通過透鏡電流的大小和方向來作調節(jié),。電鏡中有多組成像系統(tǒng)，只有在低放大倍數時,，相應的物面較大,，畸變才顯得重要。但是徠卡顯微鏡設計中可以設法使各級透鏡的畸變互相抵消,。這樣它就不再影響終保的質量,。

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