奧林巴斯生物顯微鏡——聚焦系統(tǒng)

奧林巴斯生物顯微鏡為了要電子束在樣品表面上掃描，必須在電子透鏡區(qū)以外的無(wú)場(chǎng)空間中，使用附加的掃描線圈，在線圈中通以電流從而使原來(lái)沿直線行進(jìn)的電子軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果把光軸方向稱(chēng)為2鈾，則光柵狀掃描就是指電子束既有x方向的掃描（行掃），又有y方向的掃描（幀掃）。根據(jù)I刀r印仍力的原理可知，橫向磁場(chǎng)Hv可使縱向運(yùn)行的電子束受到X方向的偏轉(zhuǎn)，而另一種橫向磁場(chǎng)兌可引起電子束的丫方向偏轉(zhuǎn)，如果掃描線圈中的電流呈鋸齒波形式．則電子軌跡的偏轉(zhuǎn)量將從零開(kāi)始逐漸加大，至某一定值后又立刻回到原來(lái)的零位移。鋸齒波的周期了對(duì)應(yīng)于一次行掃或幀掃。顯然行掃周期7’h比幀掃周期70小得多。兩者的比值決定了電子束在樣品上掃描的一幀中所包含的行數(shù)，也稱(chēng)為掃描光柵的線數(shù)N，N＝7M／7六。因?yàn)閵W林巴斯生物顯微鏡掃描電鏡中采用的工作距離很小，故掃描線圈只能放在末透鏡的物方空間，即讓電子束進(jìn)入該透鏡場(chǎng)區(qū)之前；先受到橫向偏轉(zhuǎn)。為了使沿軸射來(lái)的電子束都能參與成像，而不致被偏轉(zhuǎn)一次就打到鏡簡(jiǎn)壁或其他組件上。所以電鏡中應(yīng)該采用上、下兩組掃描線圈（每組均包括x和17偏轉(zhuǎn)的二個(gè)線圈），使電子束偏轉(zhuǎn)兩次后在末光闡孔中心處與光獨(dú)相交，并進(jìn)入透鏡場(chǎng)區(qū)。

前面已經(jīng)提到：奧林巴斯生物顯微鏡樣品上電子束的掃描與顯像管中電子束的掃描嚴(yán)格同步。所以顯像管熒光屏上的圖樣是樣品被掃描區(qū)的放大像。設(shè)顯像管熒光屏的寬度為B，它是固定值（如B＝10dn），6代表樣品上被掃區(qū)的寬度，則掃描像的放大倍數(shù)為：它基本上取決于顯像管中偏轉(zhuǎn)線圈電流與鏡簡(jiǎn)中掃描線圈電流之比。實(shí)際的情況是：顯像管中偏轉(zhuǎn)線圈電流值保持恒定，它通過(guò)一個(gè)衰減網(wǎng)絡(luò)與鏡筒中掃描線圈串聯(lián)。所以奧林巴斯生物顯微鏡鏡筒中的掃描電流值較小，而且可以靈活改變。這樣掃描電鏡圖像的放大倍數(shù)就可以很方便地變動(dòng)。此外，在選定掃描電流檔以后，改變樣品所處的工作距離，也可改變樣品上被掃區(qū)的寬度，從而調(diào)節(jié)圖像的放大倍數(shù)。

需要注意的是：當(dāng)奧林巴斯生物顯微鏡樣品統(tǒng)一定軸傾轉(zhuǎn)時(shí)，在垂直于傾軸的方向、樣品上的實(shí)際被掃區(qū)長(zhǎng)度加大，因此圖像在這個(gè)方向上的放大倍數(shù)比平行于傾軸方向的減小。如果樣品上有方形的細(xì)節(jié)，則在匡像中卻發(fā)生了形變。圖3—5表示傾斜畸變的成因和在圖像中的表現(xiàn)實(shí)例。原來(lái)方形的網(wǎng)格因樣品的傾轉(zhuǎn)變成／矩形的，而岡格上的小球無(wú)論怎樣傾轉(zhuǎn)，它的投影都是圓。多數(shù)掃描電鏡中部有傾斜畸變的校正單元，但要注意掌握正確的使用方法‘

奧林巴斯生物顯微鏡掃描圖像的聚焦是靠調(diào)節(jié)末透鏡的激勵(lì)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。調(diào)焦的實(shí)質(zhì)是使電子柬聚成的zui細(xì)柬斑剛好落在樣品面上。這樣逐點(diǎn)掃報(bào)形成的像是zui情晰的。檢查樣品是否已調(diào)焦，應(yīng)該采用高一檔的放大倍數(shù)，并力求在圖像中呈現(xiàn)出盡可能多的細(xì)節(jié)。

奧林巴斯生物顯微鏡影響圖像清晰度而可以設(shè)法校正的一種像差是保散。和透射電鏡中一樣，掃描電鏡鏡簡(jiǎn)的下部也裝有一個(gè)消像散器。應(yīng)該認(rèn)真調(diào)節(jié)消像器才能保證得到好的圖像。如果像散量過(guò)大消像散器的校正場(chǎng)已不足補(bǔ)償其缺陷，就必須盡快清洗電鏡的光路區(qū)，尤其是本透鏡和末光田部分。

奧林巴斯生物顯微鏡掃描電鏡的主要功能是顯示塊狀樣品的表面形態(tài)。為使凹凸不平的樣品表面能全域清晰成像，對(duì)掃描電鏡的景深就有一定要求。掃描電鏡中樣品以下沒(méi)有任何透鏡，電子光學(xué)系統(tǒng)的焦深就是電鏡允許樣品清晰成像的景深。所以焦深和景深這兩個(gè)述語(yǔ)在這里可以任意運(yùn)用。從（1一路）和（1—24）得知，掃描電鏡的景深D決定于樣品上電子束的7L徑角《p以及電鏡對(duì)樣品的分辨串式。例如九＝10nm，吟＝5xlo—：rad，則景深0＝2．OPm。這說(shuō)明當(dāng)電鏡處于分辨率極限的工作條件時(shí)，樣品表面高差在2．oym以?xún)?nèi)者，均能全面清晰成嫁。實(shí)際上圖像的清晰度常由人肉眼的分辨率（9B＝o．2mm）或熒光屏記錄圖像的分辨率（納＝50Pm）來(lái)判定。因?yàn)榫?4＝6e或6x，所以景深還勺所用的放大倍數(shù)4f有關(guān)G放大倍數(shù)Af越低，電子束孔徑角，越小，掃描電鏡的景深o就越長(zhǎng)。一般說(shuō)來(lái)掃描電鏡的景深可比光學(xué)顯微鏡的大二個(gè)數(shù)量級(jí)。

奧林巴斯生物顯微鏡除了樣品本身的表面起伏外，如果樣品繞x軸有傾轉(zhuǎn)，則不同y坐標(biāo)值處樣品元的z高度也是不同的。一旦這種高度差超出了景深允許的范圍，則電子束掃描光枷中所給出的圖像不能全面清晰。為此常用一種附加的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)[有時(shí)也稱(chēng)自動(dòng)聚焦系統(tǒng)）來(lái)補(bǔ)救。它的作用是使末透鏡電流隨g掃描線因中電流的改變而線性改變。這樣，當(dāng)電子束掃描到不同的g坐標(biāo)值處，它的聚焦能力也跟著線性變化。只要這種變化恰好能補(bǔ)償樣品傾斜所造成的高度差時(shí)，圖像的全視野都能達(dá)到同樣的清晰度。

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