影响光学显微镜分辨率的关键因素是什么?

影响光学显微镜分辨率的关键因素是什么?,第1张

影响光学显微镜分辨率的主要是像差,再者就是光学的衍射了。有很多种像差,有的可以消除有的只能改进,衍射在几何光学范畴内是没办法解决的,所以光学显微镜分辨率极限为可以见光最短波长的1/2,即200nm。电镜的话应该也差不多,毕竟再短的波也会存在衍射问题。

如上,像散,发光点p,不在光轴之上,经过透镜,光束focus,如图c处就是聚不到一个点上,这样它原本是p点传播过后不是一个点了,成像不清晰,即为像散。

如上,慧差。主轴外的物点,发出光束,经光学系统,理想平面处不能结成清晰点,而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑,好比上图abcde平面处的点图,很像彗星呵呵。即慧差。

如上,球差,同样是发光点,经过透镜(最简单的光学系统)成像后依旧不是一个点,不过与慧差和像散不同,在透镜一个漫射圆斑,即球差。

三者的区分,最主要是看像平面上面的点图,并且三者的成因也与物体是否在光轴有关,这个具体外文教材《Introduction to lens design ......》里有讲

球差是由电磁透镜近轴区域磁场和远轴区域磁场对电子束的折射能力不同而产生的像差。近轴区域对电子束的折射能力弱,远轴区域对电子束的折射能力强。像散是由透镜磁场的非旋转对称引起的像差。透镜的极靴孔加工误差,上、下极靴的轴线错位、极靴材质不均以及极靴孔周围的局部污染等,都会引起透镜的磁场产生椭圆度。色差是由于成像电子的能量不同或波动,电子在透镜磁场中运动速度不同,从物面上一点散射的电子不能聚焦在像面上同一点而形成的像差


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