Lenti per la luce

1. n2 n1 r i Lenti per la luce f dipende dal raggio di curvatura Convergenza e divergenza dei fasci è dovuta alla differenza di indice di rifrazione tra aria e vetro, cioè alla differente velocità della luce in questi due mezzi Legge di Snell seni/senr=n2/n1

2. Lenti per gli elettroni L’azione di focalizzazione è dovuta a un campo elettrico e/o magnetico che può modificare le traiettorie degli elettroni a seguito della forza di Lorentz F = e (E + v × B)

3. Lenti elettromagnetiche F = e v × B

4. Aberrazioni nei microscopi elettronici • Aberrazione sferica: • Rsf = Cs3 Cs ~ f/2 ~ 0.5-3 mm • necessità di lavorare con piccoli  !!! • 2. Aberrazione cromatica: dovuta alla dispersione in energia E degli elettroni: sorgente (~ 1eV) + instabilità corrente delle lenti ( ~ trascurabile) + energy loss campione (~ 10-20 eV, campione 100 nm) • Rcr = Cc(E/E0)  Cc ~ 1-2 mm • 3. Astigmatismo: disuniformità del campo B (correzione con stigmatori = ottupoli) • Rast = f f = max differenza focale

5. Risoluzione R In generale sommo in quadratura le aberrazioni: Con un campione sottile (E ~ 0 --> Rcr ~ 0) e correggendo l’astigmatismo (Rast ~ 0) 1 mrad ~ 0.057° aberrazione sferica + Rayleigh (diaframma)

6. Calcolo l’aberrazione totale: Minimizzo R rispetto ad  risoluzione pratica TEM Ponendo: CS = 2 mm  = 0.002 nm (~ 300 kV) opt ~ 4 •10-3rad ~ 0.2° Rmin ~ 0.2 nm

7. Oggetto prima del fuoco La tube lens può correggere aberrazioni residue dell’obiettivo Oggetto nel fuoco  fasci paralleli

9. Ramsden Huygen Periplan L’oculare Ricorda: è l’obiettivo che da la risoluzione; l’oculare serve solo a dare il minimo ingrandimento ulteriore necessario per fare vedere all’occhio i dettagli risolti nell’immagine (minimo ingrandimento totale ~ 500xNA) Singola lente  immagine grande  lente grande / campo limitato (pupilla dell’occhio: 3mm)  seconda lente (lente di campo) che rimpicciolisce l’immagine Field-of-view number FN (in mm) Diametro (campo) dell’oggetto visibile = FN/(Iobj q) (q=fattore per la tube lens) Possibilità di inserire reticoli di misura sul diaframma dell’oculare (piano coniugato del campione) Nota: L’oculare riceve fasci di apertura più limitata che non l’obiettivo, ma assai più inclinati sull’asse • Poco importanti le aberrazioni sferica e cromatica • Importante astigmatismo, curvatura di campo,..

10. Il condensatore Deve illuminare un campo grande con bassi NA a bassi ingrandimenti e un campo piccolo con grande NA ad alti ingrandimenti

11. Contrasto Per vedere qualcosa in una immagine dobbiamo avere contrasto(C) fra aree adiacenti del campione: L’occhio umano non riesce ad apprezzare differenze di intensità inferiori al 5-10% (utilità di acquisire immagini digitali da elaborare) intensità Is Ib distanza intensità Is Ib distanza

12. Il contrasto non è una proprietà inerente al campione. Dipende da: • Interazione sonda/campione Necessità di conoscere gli eventi che hanno prodotto il contrasto L’occhio è sensibile solo al contrasto di intensità o di lunghezza d’onda (colore) necessità di trasformare ogni altro meccanismo (fase, polarizzazione,… ) in intensità o colore • Efficienza del sistema ottico (funzione di trasferimento del contrasto) • Efficienza rivelatore

13. Interazione luce/materia Ottica • Riflessione/diffusione • Rifrazione • Trasmissione/assorbimento • Polarizzazione e birifrengenza • Diffrazione • Variazione di fase • Fluorescenza • …

14. Riflessione/diffusione Trasmissione/assorbimento Modifica della distribuzione spettrale della luce incidente (per assorbimento o interferenza)  contrasto di colore Diffrazione Riflessione/rifrazione

15. Polarizzazione

16. Birifrengenza