дифракционная аберрация, дифракционный предел

Дифракционная аберрация вызывает расплывание электронного пучка в фокальной плоскости объектива из-за волновой природы электронов. Этот термин также называют «дифракционным пределом».

Электроны обладают волновой природой и вызывают явления дифракции, как и свет. Для объектива РЭМ используется круглая апертура объектива для уменьшения сферических и хроматических аберраций. Поскольку размер апертуры конечен, возникает явление дифракции. То есть электронный пучок, идущий параллельно оптической оси, не сходится в точке фокальной плоскости, а образует интерференционную картину, состоящую из светового диска вокруг оптической оси (диск Эйри) и множества круговых колец (рисунок Эйри). ).
На рис. 1 показано распределение интенсивности электронного зонда в фокальной плоскости. Радиус диска Эйри () выражается как , Вот, α — полуугол схождения электронного пучка и обычно составляет от 1 до 20 мрад. (Если расстояние между линзой объектива и образцом (рабочее расстояние, WD) мало, α становится большим, и vice vasa.) λ - длина волны электрона. Длина волны выражается как (нм), где Vacc — ускоряющее напряжение электронов. Диаметр электронного зонда d_d в фокальной плоскости аппроксимируется радиусом диска Эйри или d_d = . С α для СЭМ обычно составляет 20 мрад или меньше, грех α ≅ α , а затем .
На рис. 2 представлена зависимость диаметра электронного зонда от ускоряющего напряжения (d_d), вызванное дифракцией. Диаметр электронного зонда становится больше, когда ускоряющее напряжение становится низким или длина волны электрона уменьшается. λ становится длинным. Отмечено, что диаметр зонда быстро увеличивается ниже 5 кВ. В случае α = 5.0 мрад, d_d составляет 1.1 нм для 20 кВ, а d_d составляет 4.7 нм на 1 кВ.