影响显微镜分辨率的因素有哪些

影响显微镜分辨率的因素有哪些,第1张

影响显微镜分辨率的因素有:

1、色差

色差是透镜成像的一个严重缺陷,发生在多色光为光源的情况下,单色光不产生色差。白光由红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 七种组成,各种光的波长不同 ,所以在通过透镜时的折射率也不同,这样物方一个点,在像方则可能形成一个色斑。

色差一般有位置色差,放大率色差。位置色差使像在任何位置观察,都带有色斑或晕环,使像模糊不清。而放大率色差使像带有彩色边缘。

2、球差

球差是轴上点的单色相差,是由于透镜的球形表面造成的。球差造成的结果是,一个点成像后,不在是个亮点,而是一个中间亮、边缘逐渐模糊的亮斑。从而影响成像质量。

球差的矫正常利用透镜组合来消除,由于凸、凹透镜的球差是相反的,可选配不同材料的凸凹透镜胶合起来给予消除。旧型号显微镜,物镜的球差没有完全矫正,应与相应的补偿目镜配合,才能达到纠正效果。一般新型显微镜的球差完全由物镜消除。

3、慧差

慧差属轴外点的单色相差。轴外物点以大孔径光束成像时,发出的光束通过透镜后,不再相交一点,则一光点的像便会得到一逗点状,型如慧星,故称“慧差”。

4、像散

像散也是影响清晰度的轴外点单色相差。当视场很大时,边缘上的物点离光轴远,光束倾斜大,经透镜后则引起像散。像散使原来的物点在成像后变成两个分离并且相互垂直的短线,在理想像平面上综合后,形成一个椭圆形的斑点。像散是通过复杂的透镜组合来消除。

5、  场曲

场曲又称“像场弯曲”。当透镜存在场曲时,整个光束的交点不与理想像点重合,虽然在每个特定点都能得到清晰的像点,但整个像平面则是一个曲面。这样在镜检时不能同时看清整个相面,给观察和照相造成困难。因此研究用显微镜的物镜一般都是平场物镜,这种物镜已经矫正了场曲。

6、  畸变

前面所说各种相差除场曲外,都影响像的清晰度。畸变是另一种性质的相差,光束的同心性不受到破坏。因此,不影响像的清晰度,但使像与原物体比,在形状上造成失真。

(1) 当物体位于透镜物方二倍焦距以外时,则在像方二倍焦距以内、焦点以外形成缩小的倒立实像;

(2) 当物体位于透镜物方二倍焦距上时,则在像方二倍焦距上形成同样大小的倒立实像;

(3) 当物体位于透镜物方二倍焦距以内,焦点以外时,则在像方二倍焦距以外形成放大的倒立实像;

(4) 当物体位于透镜物方焦点上时,则像方不能成像;

(5) 当物体位于透镜物方焦点以内时,则像方也无像的形成,而在透镜物方的同侧比物体远的位置形成放大的直立虚像。

分辨率 显微镜的分辨率是指能被显微镜清晰区分的两个物点的最小间距,又称"鉴别率"。其计算公式是σ=λ/NA 式中σ为最小分辨距离;λ为光线的波长;NA为物镜的数值孔径。可见物镜的分辨率是由物镜的NA值与照明光源的波长两个因素决定。NA值越大,照明光线波长越短,则σ值越小,分辨率就越高。要提高分辨率,即减小σ值,可采取以下措施:

(1) 降低波长λ值,使用短波长光源。

(2) 增大介质n值以提高NA值(NA=nsinu/2)。

(3) 增大孔径角u值以提高NA值。

(4) 增加明暗反差。

首先我们要清楚什么是分辨率,这个在书上定义的很模糊。简单来说就是谱线的半波长,这个定义不是非常准确,但是是对的。打个比方,某个元素有相邻的两条谱线,如220.3 nm,和220.6 nm,分辨率高的仪器就能将这两条谱线区分开来,反之不能(原子吸收为例)。当然,影响分辨率的因素,主要有:光栅的刻度数,狭缝带宽,光路光学元件的焦距等,主要是这三个因素。其它一些,如温度,湿度,影响不大。

扫描电镜是高能电子散射固体材料,可获得许多特征信号!

微观成像是扫描电镜基本功能,要求高分辨,So可为其他特征信号分析提供精确导航!

SEM一般标配SE探测器,用SE信号获得高分辨像,且SE信号可以充分代表扫描电镜电子光学性能。

Why SE not other?

比靠斯:在电子束样品作用区,可能只有SE取样面积与电子束斑尺寸最接近,且对其尺寸敏感! 敏感到啥程度? 例如样品是黄金,SE1的取样面积和束斑面积相同。

BSE也是常用成像信号,但对于黄金样品,电子探针束斑直径1nm 或 2nm,其空间分辨率没有差别。其信号取样范围直径和电子穿透深度相近,大多情况,其分辨率和加速电压相关较多。

总结:提到扫描电镜分辨率,大概就是在说这台电镜的性能,用SE成像分辨率是最为精确的表达,主要影响因素为末级电子探针束斑直径和样品材质。


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