Rövid megbeszélés a mikroszkóp teljesítményét korlátozó fő hibákról
A lencse hibái miatt minden ideális optikai útdiagramot ki kell javítani. Ezek a hibák korlátozzák a mikroszkóp felbontását, de paradox módon elősegítik a jobb fókuszmélység és mélységélesség elérését a mikroszkópból.
Paraxiális körülmények között, azaz amikor a pályájuk és az optikai tengely között kis szöget bezáró elektronok vesznek részt a leképezésben, ugyanazon tárgysíkon minden pont Gauss-féle képsíkon lesz leképezve egyetlen értékkel, deformáció nélkül. A valóságban azonban a képalkotásban részt vevő elektronok nem felelnek meg maradéktalanul az elméletileg beállított paraxiális feltételeknek, és az így létrejövő tárgykép homályos vagy torz lehet.
Jelenleg sok hiba van a lencséken, és minden hiba megfigyelhető a képeken vagy a diffrakciós mintákon. A gyakorlatban azonban a legtöbb embernek nem szükséges átfogó ismeretekkel rendelkeznie ezekről. Itt bemutatjuk a mikroszkóp teljesítményének fő korlátait, beleértve a szférikus aberrációt, a kromatikus aberrációt és az asztigmatizmust.
1. Labdakülönbség
Amióta az aberráció kifejezést először említették a Hubble-teleszkóp fő optikai alkatrészei között, használata egyre gyakoribbá vált. Ezt a hibát a lencse mezőjének a tengelyen kívüli sugarakra gyakorolt egyenetlen hatása okozza. Az elektromágneses lencsék esetében minél távolabb vannak az elektronok a tengelytől, annál jobban elhajlanak, ami egy bizonyos méretű korongot eredményez, miután a pontszerű tárgy megtörik. Ez korlátozza az objektum részleteinek nagyításának lehetőségét, mivel a képalkotás során a részletek csökkennek.
A gömbi aberráció hatása a következő ábrán látható, ahol egy P pontszerű objektum képet alkot a P Gauss-síkon. Ez nem úgy néz ki, mint egy kettős pont, hanem egy nagy-intenzitású központi világos terület, körülvevő fényudvarral.
A szférikus aberráció a legfontosabb tényező az objektívben, mert rontja a TEM-képek minőségét, az összes többi lencse pedig felnagyítja az általa okozott hibákat. A labda aberrációja egyformán káros az AEM és a STEM fókusztükreiben, mindkettő nagy gerjesztőáramokat igényel a legkisebb elektronnyaláb folt kialakításához. A TEM minden formája a felbontási határon elérhető funkcionalitást szinte korlátozza a szférikus aberráció, ezért az emberek annyira izgatottak a szférikus aberráció korrigálása miatt.
