Risoluzione vista con la teoria di Abbe
• Lente obiettivo con grande NA (+diaframmi e
illuminazione “intelligenti”) perché raccolgo il massimo
possibile di angoli di diffrazione
Corollario: è inutile ingrandire oltre il limite consentito da NA. Se non aumento il
numero di spot di diffrazione raccolti, ingrandisco solo i dischi di airy
• Lunghezza d’onda piccola perché a parità di
periodicità l’angolo di diffrazione si riduce (a parità di
lente me ne entra un numero maggiore) Mic. El.
Eliminando zone di diffrazione in modo “intelligente” si
possono ottenere effetti di contrasto utili (contrasto
di fase, campo scuro, …)
Piani coniugati
di formazione immagine
Piani coniugati
di illuminazione
Sorgente
collettore
BFP collettore
Apertura di campo
(fissa nel M.E.)
FFP condensatore
Apertura condensatore
(aperture diaphragm in m.o.)
condensatore
Oggetto
Variazione NA
Risoluzione/contrasto/profondità
Eliminazione luce diffusa
Contrasto
Selezione area (M.E.)
obiettivo
BFP obiettivo
Apertura obiettivo
Oculare
Immagine
Apertura oculare
(fissa nel M.O.
eventuale reticolo)
(proiettore)
Uscita oculare
(proiettore)
occhio
(camera)
Retina (lastra, CCD, …)
In riflessione (epi-illuminazione) l’obiettivo fa anche da condensatore.
L’apertura del condensatore (aperture diaphragm) è posta prima di quella di
campo in un piano coniugato per non influire sull’apertura dell’obiettivo
rispetto alla luce riflessa.
Aperture diaphragm
Microscopio elettronico in trasmissione (TEM)
Limitare le aberrazioni
Apertura del condensatore
Aumentare il contrasto
Apertura dell’obiettivo
Selezionare riflessi diffrazione
Selezionare zone campione Apertura dell’“oculare”
(area selector)
Il microscopio elettronico “in riflessione”, detto a
scansione (SEM), ha la sola apertura del
condensatore
Microscopio Ottico
Illuminazione con sorgente a fuoco
(“critica” o di Nelson)
Sorgente estesa focalizzata dal
condensatore sul piano del campione
(non c’è un collettore)
•Problema ad avere una sorgente
estesa e uniforme
Illuminazione di Köhler
Sorgente non uniforme focalizzata dal
collettore nel FFP del condensatore.
Nel piano del campione, l’immagine
dell’apertura di campo funge da
sorgente uniforme secondaria
__________
Microscopio Elettronico
Illuminazione parallela
Illuminazione convergente
Illuminazione di Köhler
Condensatore
Importanza di accoppiare
correttamente NA del
condensatore con NA
dell’obiettivo
Il cono di luce proveniente dal
condensatore deve riempire tra
il 70% e il 90% dell’apertura
della lente obiettivo
(compromesso tra contrasto e
risoluzione)
Aberrazioni delle lenti
Lente ideale
Punto
oggetto
2
PO
2
2
PO
2
Punto
immagine
1
PI
1
Lente aberrata
1
1
PI2
PI1
Aberrazioni delle lenti
•
•
•
•
•
•
Cromatica
Sferica
Coma
Astigmatismo
Curvatura di campo
Distorsione (a barile o a cuscino)
Cromatica
M.O. n varia con λ (dispersione)
M.E. dispersione in energia elettroni (sorgente + campione)
Correzione
M.O. combinazione di lenti (apocromatiche)
M.E. sorgente stabile; effetto del campione non correggibile
Acromatici: accoppiamento di due tipo di vetro
1) Vetro crown: n basso & bassa dispersione (n varia lentamente con λ)
2) vetro flint: n alto & alta dispersione (n varia più velocemente con λ)
Apocromatici
Vetri con dispersione
non lineare
Messa a fuoco fino a
4 diverse λ
Sferica
M.O. correggibile
M.E. non correggibile diaframmi
(l’ultima recente novità dei m.e. è il correttore di
aberrazione sferica, che è ancora un accessorio
“sperimentale” e poco diffuso)
Piani focali e aberrazione sferica
Senza aberrazione
Con aberrazione
Disco di Airy
Asimmetrico
Simmetrico
Disco di minima
confusione
M.O. correzione aberrazione sferica
In trasmissione problema delle diverse
profondità (spessore vetrini, oggetti nel
campione stesso)
Pian o focale parassiale
Over-corrected
Under-corrected
Combinando una lente piano-concava con
una convessa è possibile correggere
l’aberrazione sferica
Coma
Astigmatismo
Astigmatismo – effetto sull’immagine
Correzione
M.O. precisione costruzione lente
M.E. Lenti correttrici (stigmatori)
Curvatura di campo
Distorsioni
Cuscino
Barile
