徠卡生物顯微鏡——成像系統
徠卡生物顯微鏡成像系統依次由物鏡、中間鏡和投影鏡等組成,zui接近樣品的是物鏡,zui接近熒光屏的是投影鏡。中間鏡的數目可以有二個或三個不等。電鏡的總放大倍數由各級成保透鏡的放大倍數之積決定。
徠卡生物顯微鏡—物鏡單元
徠卡生物顯微鏡物鏡是zui重要的成像透鏡,常被認為是電鏡的心臟。物鏡的像差也是各級成像透鏡中影響zui大考.所以對物鏡的要求是盡量減小像差,尤其是球差、色差、衍射差和像散。因為它們決定了電鏡的分辨宰。研究表明,球差系數e和色差系數q近似等于透鏡的焦距/*因此為提高分辨率,應該減小物鏡的焦距;為了實現高放大,應該把樣品放入物鏡場中接近其物方焦點處,這就是踐浸沒物鏡的情況。樣品以上區域中的透鏡場實際起著進一步聚束的作用。因此對于物鏡的上半部分常稱為聚光物鎮(c—o),而下半部分才是常規概念的物鏡。減小物鏡光闌的孔徑可以減小電子束的有效孔徑角酌,從而減小球差和色差量,但是它將增加衍射差。所以必須加以綜合權衡。zui后,徠卡生物顯微鏡物鏡的激勵電流應有*的穩定性,這樣也有利于抑制色差。
徠卡生物顯微鏡的工作原理。有兩組互相交替排列的線包,每組由四個互相垂直的線圈組成。當線圈中通有電流時就能產生磁場。根據線圈繞制方向及電流方向,在近光袖區可分別形成磁極N和5。它們對電子束產生一種附加的作用力。在垂直于光袖的平面中這種校正力也具有橢圓性。通過改變電流的方向和大小,可以調節這些磁極的位置和強弱,zui終達到*補償原物鏡場的橢圓性,實現消像散的作用。當然這種校正力是有一定限度的。過大的像散量還要靠其它途徑來解決,例如定期清洗已污染的物鏡光闌等。需要著重強調的是;為了得到的高分辨圖像,必須特別重視消像散這一環節。電鏡工作者尤其要熟練掌握消像散技術。
徠卡生物顯微鏡的物鏡單元中還有一塊可動光闌板,上有幾個孔徑不等〔如20Pm一120陰)的光聞片,可供不同目的實驗時選用。低反差樣品可選用小孔光闌,厚樣品和高分辨像工作〔指相位襯度像)可采用較大孔的光闌,而進行電子衍射實驗時必須撤出物鏡光闌。通常樣品放在物鏡的前(即物方)焦點附近,而物鏡光闌位于物鏡的后(即像方)焦面中。物鏡的焦距很短僅為IM左右,物鏡磁場又集中分布在縫眩很小的極靴處,因此保證樣品支架、物鎊可動光闌板以及極靴孔槽面的平行度尤為重要。
徠卡生物顯微鏡—中間鏡和投影鏡
徠卡生物顯微鏡往往中間鏡工作于弱激勵狀態,而投影鏡是強激勵式的。因為投影鏡的成像乎面是固定的、觀察圖像用的熒光屏,所以在不同的放大模式中盡管各中間接的電流可以有各種變動,但是它們zui終所成的“像”,也就是投影鏡的“物”,應該位于光軸上的比較穩定的位置處。這樣投影鏡的物距變化不會太大。為保證其成像在固定的熒光屏上,投影鏡的電流一般不必作大大的調整。從像差的角度來看,這兒級中的電子束有效孔徑角。已變得很小,故重要的只是暗變。這是因為經物鏡放大后,這幾級透鏡的“物”具有離鈾高度(r)較大的特點。但是正如*章所述,在設計中往往有意識在上、下透鏡中令其交替出現“桶形”或“枕形”酶變并zui終互相抵消。在*中間鏡上方常插入一塊選區光闌板,板上也有幾個孔徑不等(例如從幾十Pm到上千ym)的光闌片。徠卡生物顯微鏡的作用是在中鍺的“物”(即物鏡的“像”)上選擇一定的感興趣區,以提供作電子衍射分析用。這種選區歸根結底等效于在樣品上選區。它是一種方便的微區結構分析的方法。
綜觀以上,徠卡生物顯微鏡電鏡的多級成像系統保證了實現圖像的高放大倍數。zui高放大模式時,中、低檔放大模式時可以關掉某個成象透鏡的激勵電流,或使兩個透鏡復合成——級的實保系統。圖中凡透鏡用虛線表示者意味著關掉該透鏡的激勵電流。凡射線經兩個透鏡而只得到一次實像音,此即一對復合透鏡。依靠這樣不同的組合方式,透射電鏡的放大倍數可變范圍極大,從幾百倍直至上百萬倍。設計中電鏡的zui高放大倍數應保證電鉸可分辨的zui小細節經放大后能被熒光屏或高質量的照相底片所分辨。zui低放大倍數常常為用于檢查柵阿上樣品的概況而設定。如電鏡的zui低放大倍數為100×,則在邊長為locm的熒光屏上,滿視野可顯示樣品柵網的。