렌즈수차완성본

소개글

렌즈수차완성본에 대한 보고서 자료입니다.

목차

● 비점수차

전자현미경

● 비점수차의 원인

● 비점수차보정

● 구면수차

● 색수차(Chromotic Aberration)

● 색수차 제거

● 전자현미경에서 구면수차

● 현미경에서 색수차

● 광혁현미경의 색수차 보정

● 전자현미경에서 색수차

● 회절수차

● 수차(aberration)

본문내용

것이 Apo-chromat 렌즈이다.
Apo-chromat 렌즈는 오목렌즈와 볼록렌즈, 총 3개의 렌즈를 결함하여 만든 렌즈로 3개의 파장을 모두 같은 초점에 모이도록 해준다.
Apo-chromat 렌즈가 색수차를 제거하는 것이 뛰어나고. 그러므로 가격도 비싸다.
전자현미경에서는 시료의 비탄성 산란에 의한 에너지의 감소는 시편이 두꺼울수록 심하며 따라서 두꺼운 시편에서는 깨끗한 상을 얻기가 힘들다.
전자현미경에서 구면수차
전자현미경에 사용되는 전가기렌즈들은 렌즈를 통과하는 전자들의 회전 때문에 여러 수차가 생긴다.
필라멘트에서 나오는 전자는 여러 방향으로 퍼져서 나오기 때문에 전자빔을 가늘게 만들려면 바깥쪽에 있는 전자를 안쪽으로 밀어 넣어야 된다
전자기렌즈에서 감겨진 코일에서 멀어질수록 magnetic field의 강도가 약해지기 때문에 코일 가까이(peripheral) 지나가는 전자는 더 강한 manetic field를 받으므로 더 굽어지고 focal length가 짧아진다.
구면수차는 연속적인 focal point를가지며 이들 focal point중 가장 작은 electron beam diameter를 가지는 부분을 disc of least confusion(circle of minimum confusion)이라한다.
가장 좋은 상이 얻어지는 지점
Disc of least confusion를 만드는 전체 electron beam의 모양을 말한다.
축소
광학현미경에서는 렌즈가 대상물의 크기를 확대하지만 전자현미경에서는 렌즈에 의해 전자빔의 크기가 축소되며, 이를 반확대(demagnification)라고 한다
렌즈에 가해지는 전류의 강도를 높여서 magnetic field를 증가시켜 렌즈의 focal length를 짧게 함으로써 구면수차를 줄인다.
시편에 주사되는 전자빔의 크기의 약 1/10000인 5∼200nm정도
렌즈 앞에 전자빔을 차폐하는 aperture를 설치하여 전자가 렌즈의 중앙으로만 들어가도록 하여 그만큼 통과하는 전자수가 감소하여 구면수차를 줄인다. spot size가 작아진다.
즉, 더작은 disc of least confusion을 만들어 해상도를 높인다.
현미경에서 색수차
위에서 설명했듯이 렌즈가 빛이나 전자를 다른 파장으로 편향 시킬 때 일어난다. 즉 파장에 따른 굴절률 차이에 의해 생기는 수차이며, 다른 파장의 빛들이 서로 다른 focal lengrth를 가져온다.
광혁현미경의 색수차 보정
단생광 장치(monochromator)를 사용하여 단색 혹은 좁은 파장의 빛만 렌즈를 통하면 색수차가 보정된다.
서로다른 굴절률을 가지는 렌즈들(converging and diverging lens)을 함께 사용하여 색수차를 보정한다. 그 중 아크로매틱렌즈가 있다.
전자현미경에서 색수차
서로 다른 파장의 전자가 렌즈의 같은 지점을 통과하면 서로 다른 focal point로 굴절된다.
즉, 속도가 빠른 전자는 렌즈의 magnetic field에서 머무는 시간이 짧으므로 영향을 적게 받으며 focal point가 길다.
전자현미경에서 색수차는 해상도의 저하를 초래한다. 색수차의 보정은 역시 단색광장치를 사용하여 모든 전자들이 같은 속도를 가지도록 하면 해결될 수 있으나, ①Electron gun에서 방출될 때의 전자의 방출속도 편차, ②가속전압의 편차, ③Lens current의 편차에 의해 불가능하다.
그다음은 Probe(초점)에 대해서 알아보겠다.
전자렌즈의 작용에 의하여 미세한 전자빔 형태로 만들어지는 Probe는 시편 표면을 주사하면서 신호를 발생시켜 실제 영상을 형성토록 한다. 영상에서 화소(pixel)가 기본 단위인 것처럼 영상에 대응하는 시편 상 주사면에서는 Probe가 기본단위가 된다. Probe의 크기에 따라 분해능이 결정되며 Probe 전류량의 크기에 따라 화질이 결정된다. Probe의 크기와 전류량은 전자총과 전자기 렌즈로 구성되는 전자광학계에 의하여 결정된다.
여기서 Probe의 크기를 결정하는 요소로는 회절효과와 렌즈의 수차가 있다.
우선 회절효과를 보면 다음과 같다.
호이겐스원리에 근거하여 회절에 의한 간섭
회절효과는 렌즈를 통과할 때 경로차에 의하여 만들어지는 에어리 원반 때문에 분해능의 저하가 생기는 것을 말한다.
이러한 회절효과로 인해 회절수차가 생기는 것같다.
회절수차
회절은 렌즈 구경을 통해 빛이 회전하며 들어오는 현상인데 렌즈를 쓰는한 필할 수 없는 수차이다. 회절현상이라 함은 광선이 파동을 갖는 성질에 의해 생긴다.
또, 이러한 회절수차는 일어나는 빛을 통과시키는 조리개가 회절상의 넓이가 커저 선명함이 저하되는 것을 말한다.
전자현미경에서 보면 조리개가 좁아 통과한 전자들이 직선성을 가지며 운동을 지니게된다. 그래서 맺히는 부분에서 전자들이 퍼지게 되는데, 이때 콘덴서 전압을 올리면 회절 현상이 발생하게 된다. 콘덴서 전압은 전자들을 모아서 시편으로 초점을 맞추며 두 개의 렌즈로 되어 있다.
다시 설명하면 구면수차의 보정을 통해 해상도를 높이기 위해 조리개를 좁게 하니 전자들이 직선성인 운동을 지니어, 통과한 전자는 맺히는 부분에서 퍼지게 되는데 이를 콘덴서가 전자들을 모으면서 그 전자들이 한 초점에 맺히지 않아 상에서 흐릿한 상이 나온다.
그러므로 렌즈의 수차와 회절로 인한 수차가 각각 일어나는 것이아니라 같이 일어나므로 적절하게 조리개를 조절해야한다.
렌즈를 포함한 SEM 컬럼 모식도와 Beam focusing 과정
수차(aberration)
일반적인 렌즈 공식들은 모두 렌즈의 광축과 근접해 있는 근축광선을 가정하고 만들어졌기 때문에 모든 상황에서 맞는 것은 아니다.. .
한 점에서 나온 빛이 렌즈를 거쳐서 한 점에 모이는 상황은 근축광선 근축광선 : 회전대칭을 가지는 광하계의 대칭축에서부터 근거리에 있고, 축과 이루는 각이 작은 광선을 말한다. 근축광선은 넓은 의미의 구면수차는 무시할 수 있을 만큼 작아져서 이 광선에 의한 결상은 수차가 없고 한 점에서 나온 광선은 한 상점에 모인다. 근축광선에 의해 생기는 결상을 가우스 결상이라고 한다,
일 경우 뿐이다. 하지만 이 경우가 아닌경우는 렌즈를 거친 후에 상당히

키워드

세밀함.,   비점수차,   비점수차의 원인