TEM球差

球差

不完美透镜导致的直接结果就是引入了让显微学者最头疼的球差。电子的聚焦是靠洛伦兹力来实现的，在洛伦兹力的作用下，电子以旋进的方式聚焦。在TEM里有一条光轴，就和光学显微镜中的光轴一样，偏离光轴时，透镜对光的聚焦能力和靠近光轴的聚焦能力是不同的。当然了，原则上是希望穿过透镜的光都能聚焦到焦点上。这点，在光学显微镜里面算是做到了极致，然而在TEM里面，呵呵，可乐瓶。

简单的说就是磁透镜在聚焦偏离光轴的电子时聚焦的太厉害了，导致偏离光轴的电子束提前在光轴上完成聚焦，也就是说实际聚焦点在光轴上面连成了一条线，当这些聚焦的电子束在散开去像平面成像的时候，本来应该是一个很小的斑，此时变成了一个很大的斑。无论是在TEM还是在SEM中，追求更小的聚光斑是永恒的目标。尤其是在STEM中，试想，要形成原子像，你总不会希望用一个比原子大的斑去照原子吧？两个原子之间的距离大概0.25nm，你一个斑就0.8nm，那么在不考虑衍射的情况下，相邻的两个斑都会重合了，更不要说加上衍射了。

比较牛逼的电镜现在已经可以校正球差了，有些是单球差校正，有些是双球差校正，如下图所示，那个插满红黄蓝绿管子的方形盒子就是球差校正器。这种电镜的价格是十分昂贵的，FEI的TItan，要3400万左右。我还听说了这么一个事，不知真假：向FEI预定电镜的话要事先付一笔钱，前一个合约，合约上会说到，不能保证每台成产出的电镜都达到最佳的效果，大概有十分之一的概率最终所得到的电镜满足不了性能的期待值，这样的话首款会被退回当做是补偿。另外，我国现在尚不能自行制造TEM，据我了解，好像SEM也不行。

除了球差，另外两个比较重要的像差是 色差还有像散。相比起球差，这两种像差的校正，技术上面相对容易，课本里面有比较全面的介绍，我就不在这里赘述了。