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[正比于小）、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域。由于遠軸區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。可以證明該像方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。電鏡中有多組成像系統，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。