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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, …)
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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)
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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
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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
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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
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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)
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Aberrazioni delle lenti
Puntooggetto
Puntoimmagine
2
2
1
1
PO PI
PO PI1PI2
Lente aberrata
Lente ideale
2
2
1
1
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Aberrazioni delle lenti
• Cromatica
• Sferica
• Coma
• Astigmatismo
• Curvatura di campo
• Distorsione (a barile o a cuscino)
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CromaticaM.O. n varia con λ (dispersione)
M.E. dispersione in energia elettroni (sorgente + campione)
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CorrezioneM.O. combinazione di lenti (apocromatiche)
M.E. sorgente stabile; effetto del campione non correggibile
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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
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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)
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Piani focali e aberrazione sferica
Senza aberrazione
Con aberrazione
Disco di Airy
Sim
met
rico A
simm
etrico
Disco di minimaconfusione
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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)
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Coma
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Astigmatismo
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Astigmatismo – effetto sull’immagine
CorrezioneM.O. precisione costruzione lenteM.E. Lenti correttrici (stigmatori)
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Curvatura di campo
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DistorsioniCuscino Barile