Scherzersova věta - Scherzers theorem - Wikipedia

Scherzerova věta je věta v oboru elektronová mikroskopie. Uvádí, že u elektronických čoček je z důvodu nevyhnutelnosti limit rozlišení aberace.

Německý fyzik Otto Scherzer nalezeno v roce 1936[1] že elektromagnetické čočky, které se používají v elektronové mikroskopy zaměřit paprsek elektronů, znamenají nevyhnutelné obrazové chyby. Tyto aberace jsou sférické a chromatické povahy, tj sférická aberace součinitel Cs a chromatická aberace součinitel CC jsou vždy pozitivní.[2]

Scherzer vyřešil systém Laplaceovy rovnice pro elektromagnetické potenciály za následujících podmínek:

  1. elektromagnetická pole jsou rotačně symetrická,
  2. elektromagnetická pole jsou statická,
  3. neexistují žádné poplatky za prostor.[3]

Ukázal, že za těchto podmínek vznikající aberace degradují rozlišení elektronového mikroskopu až na stonásobek vlnové délky elektronu.[4] Došel k závěru, že aberace nelze opravit kombinací rotačně symetrických čoček.[1]

Ve svém původním článku Scherzer shrnul: "Chromatická a sférická aberace jsou nevyhnutelné chyby elektronové čočky bez náboje bez náboje. V zásadě lze eliminovat zkreslení (deformace a zkroucení) a (všechny typy) kómy. Vzhledem k nevyhnutelnosti sférické aberace existuje praktická, ale není to zásadní omezení na rozlišovací schopnost elektronového mikroskopu. “[1]

Limit rozlišení poskytnutý Scherzerovou větou lze překonat porušením jedné z výše uvedených tří podmínek. Vzdání se rotační symetrie v elektronických čočkách pomáhá při korekci sférických aberací.[5][6] Korekce chromatické aberace může být dosažena časově závislými, tj. Nestatickými elektromagnetickými poli (například v urychlovače částic ).[7]

Scherzer sám experimentoval s vesmírnými náboji (např. S ​​nabitými fóliemi), dynamickými čočkami a kombinacemi čoček a zrcadel, aby minimalizoval aberace v elektronových mikroskopech.[8]

Reference

  1. ^ A b C Scherzer, Otto (září 1936). „Über einige Fehler von Elektronenlinsen“. Zeitschrift für Physik (101): 593–603. doi:10.1007 / BF01349606. S2CID  120073021.
  2. ^ Schönhense, G. (2006). "Časově rozlišená fotoemisní elektronová mikroskopie". Pokroky v zobrazování a elektronové fyzice. 142: 159–323. doi:10.1016 / S1076-5670 (05) 42003-0. ISBN  9780120147847.
  3. ^ Rose, H. (2005). „Korekce aberace v elektronové mikroskopii“ (PDF). Sborník konference z roku 2005 o urychlovačích částic: 44–48. doi:10.1109 / PAC.2005.1590354. ISBN  0-7803-8859-3. Citováno 5. dubna 2020.
  4. ^ "Otto Scherzer. Otec korekce aberace" (PDF). Microscopy Society of America. Citováno 5. dubna 2020.
  5. ^ Orloff, Jon (červen 1997). Příručka nabité částicové optiky. CRC Press. str. 234.
  6. ^ Ernst, Frank (leden 2003). Zobrazování a spektrometrie materiálů s vysokým rozlišením. Springer Science & Business Media. str. 237.
  7. ^ Liao, Yougui. "Korekce chromatické aberace v nabitých urychlovačích částic s časově proměnnými poli". Praktická elektronová mikroskopie a databáze. Citováno 5. dubna 2020.
  8. ^ Scherzer, Otto (1947). "Sphärische und chromatische Korrektur von Elektronenlinsen". Optik 2: 114–132.