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 Piani coniugati di formazione immagine collettore condensatore Sorgente  BFP collettore Apertura di campo (fissa nel M.E.) FFP condensatore  Apertura condensatore (aperture diaphragm in m.o.) Eliminazione luce diffusa Contrasto Selezione area (M.E.) Oggetto Variazione NA Risoluzione/contrasto/profondità obiettivo BFP obiettivo  Apertura obiettivo Immagine Oculare occhio (camera) Apertura oculare (fissa nel M.O. eventuale reticolo) (proiettore) Uscita oculare  (proiettore) 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 Selezionare riflessi diffrazione Apertura dell’obiettivo Selezionare zone campione Apertura dell’“oculare” (area selector) Il microscopio elettronico “in riflessione”, detto a scansione (SEM), ha la sola apertura del condensatore

Illuminazione di Köhler Microscopio Elettronico 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

(compromesso tra contrasto e risoluzione) 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 Punto oggetto immagine 2 1 PO PI PI1 PI2 Lente aberrata Lente ideale

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 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 Correzione M.O. combinazione di lenti (apocromatiche) M.E. sorgente stabile; effetto del campione non correggibile

Acromatici: accoppiamento di due tipo di vetro Vetro crown: n basso & bassa dispersione (n varia lentamente con λ) 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

M.E. non correggibile  diaframmi 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 minima confusione Simmetrico Asimmetrico Disco di Airy

M.O. correzione aberrazione sferica In trasmissione problema delle diverse profondità (spessore vetrini, oggetti nel campione stesso) Pian o focale parassiale Under-corrected Over-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