Risoluzione vista con la teoria di Abbe

1. 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, …)

2. Sorgente  BFP collettore collettore condensatore Oculare occhio (camera) Piani coniugatidi illuminazione Piani coniugatidi formazione immagine 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 Apertura oculare (fissa nel M.O. eventuale reticolo) (proiettore) Uscita oculare  (proiettore) • Retina (lastra, CCD, …)

4. 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

5. Microscopio elettronico in trasmissione (TEM) Apertura del condensatore Limitare le aberrazioni Aumentare il contrasto Selezionare riflessi diffrazione Apertura dell’obiettivo Apertura dell’“oculare” (area selector) Selezionare zone campione Il microscopio elettronico “in riflessione”, detto a scansione (SEM), ha la sola apertura del condensatore

6. 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

7. 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)

8. Lente ideale 2 Punto oggetto Punto immagine 1 PO PI 1 2 Lente aberrata 2 1 PI1 PO 1 PI2 2 Aberrazioni delle lenti

9. Aberrazioni delle lenti • Cromatica • Sferica • Coma • Astigmatismo • Curvatura di campo • Distorsione (a barile o a cuscino)

10. CromaticaM.O. n varia con λ (dispersione)M.E. dispersione in energia elettroni (sorgente + campione)

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

12. 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

14. 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)

15. Piani focali e aberrazione sferica Senza aberrazione Con aberrazione Disco di minima confusione Simmetrico Asimmetrico Disco di Airy

16. Over-corrected Pian o focale parassiale Under-corrected M.O. correzione aberrazione sferica In trasmissione problema delle diverse profondità (spessore vetrini, oggetti nel campione stesso) Combinando una lente piano-concava con una convessa è possibile correggere l’aberrazione sferica

17. Coma

19. Astigmatismo

20. Astigmatismo – effetto sull’immagine Correzione M.O. precisione costruzione lente M.E. Lenti correttrici (stigmatori)

21. Curvatura di campo

22. Distorsioni Barile Cuscino