Метод оптического дифрактометра для экспериментального исследования передаточной функции

Для правильной интерпретации изображений высокого разрешения необходимо знать количественные характеристики основных аберраций микроскопа (например, характер астигматизма, коэффициент сферической аберрации), вид передаточной функции прибора, область значений дефокусировки, в которой работает микроскоп, и пр. Для исследования этих и других параметров электронного микроскопа обычно используется метод оптического дифрактометра, схема которого показана на рис. 3.13 [9,10]. Суть этого метода состоит в том, что электронно-микроскопическое (ЭМ) изображение низкоконтрастного объекта^[1] помещают на оптическую скамью и производят еще одно Фурье-преобразование.

В фокальной плоскости линзы на оптической скамье сформируется Фурье-образ этого изображения:

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

Рис. 3.13. Схема оптического дифрактометра:

f— фокусное расстояние линзы; фотопластинка с дифракционным изображением располагется в плоскости Гаусса Для его регистрации в фокальную плоскость помещают фотопластинку, которая является квадратичным детектором. Это означает, что она не может регистрировать амплитуду (фазовое изображение) и регистрирует квадрат модуля функции, т. е. | F[/Cat, jy)] • F*[/(x, у)] |, поэтому на фотографической пластинке будет зарегистрировано изображение.

Таким образом, если функция (р (х, у) медленно меняется в пространстве, в фокальной плоскости оптического дифрактометра будет по существу зарегистрирован квадрат передаточной функции электронного микроскопа. В качестве объекта для таких измерений обычно используют аморфные углеродные или кремниевые пленки с мелкими частичками кристаллического золота, которые дают возможность одновременно с квадратом передаточной функции получать картину высокого разрешения. Аморфная пленка будет давать вклад в изображение в виде равномерного фона с ярким пиком в центре (изображение 5-функции) и характерными кольцами, отображающими функцию А²(х*, у*)-exp[2ix (x*, у*)]. Если астигматизм отсутствует, эти кольца имеют вид окружностей. При правильно настроенном микроскопе ближайшее к центру кольцо становится широким и соответствует шерцеровской области дефокусировки, где передаточная функция S (x, y) ~ +1. Измеряя положения и форму колец, можно определить величину дефокусировки, параметр сферической аберрации, характер астигматизма.

Рассмотренное преобразование может быть выполнено и без оптического дифрактометра — путем численного Фурье-преобразования изображения, полученного на электронном микроскопе.

• [1] Трансмиссионная функция низкоконтрастного объекта q (x, y) ~ 1 — (о<�рО, у) должна слабо меняться в пространстве (х, у) (см. формулу (3.19)).