Risoluzione vista con la teoria di Abbe

• Lente obiettivo con grande NA (+diaframmi e illuminazione “intelligenti”) perché raccolgo il massimo possibile di angoli di diffrazioneCorollario: 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 coniugatidi formazione immagine

Sorgente

BFP collettore

FFP condensatore

BFP obiettivo

Uscita oculare (proiettore)

Oggetto

Immagine

Retina (lastra, CCD, …)

collettore

condensatore

obiettivo

Apertura di campo(fissa nel M.E.)

Apertura condensatore(aperture diaphragm in m.o.)

Apertura oculare(fissa nel M.O.

eventuale reticolo)

Apertura obiettivo

Eliminazione luce diffusaContrasto

Selezione area (M.E.)Variazione NA

Risoluzione/contrasto/profondità

Oculare

occhio(camera)

Piani coniugati

di illuminazione

(proiettore)

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

Apertura del condensatore

Apertura dell’obiettivo

Apertura dell’“oculare” (area selector)

Microscopio elettronico in trasmissione (TEM)

Il microscopio elettronico “in riflessione”, detto a scansione (SEM), ha la sola apertura del condensatore

Limitare le aberrazioni

Aumentare il contrastoSelezionare riflessi diffrazione

Selezionare zone campione

Microscopio OtticoIlluminazione 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 KöhlerSorgente 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 ElettronicoIlluminazione 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

Puntooggetto

Puntoimmagine

2

2

1

1

PO PI

PO PI1PI2

Lente aberrata

Lente ideale

2

2

1

1

Aberrazioni delle lenti

• Cromatica

• Sferica

• Coma

• Astigmatismo

• Curvatura di campo

• Distorsione (a barile o a cuscino)

CromaticaM.O. n varia con λ (dispersione)

M.E. dispersione in energia elettroni (sorgente + campione)

CorrezioneM.O. combinazione di lenti (apocromatiche)

M.E. sorgente stabile; effetto del campione non correggibile

Acromatici: accoppiamento di due tipo di vetro1) 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

Sim

met

rico A

simm

etrico

Disco di minimaconfusione

Pia

n o

foc

ale

para

ssia

le

Under-corrected

Over-corrected

Combinando una lente piano-concava con una convessa è possibile correggere l’aberrazione sferica

M.O. correzione aberrazione sferica

In trasmissione problema delle diverse profondità (spessore vetrini, oggetti nel campione stesso)

Coma

Astigmatismo

Astigmatismo – effetto sull’immagine

CorrezioneM.O. precisione costruzione lenteM.E. Lenti correttrici (stigmatori)

Curvatura di campo

DistorsioniCuscino Barile