Hai loại quang sai, sắc sai (a): chùm hạt có bước sóng khác nhau do đó chùm tia song song không hội tụ tại một điểm mà tạo thành một đĩa, cầu sai (b): chùm tia
càng xa trục chính càng bị kém hội tụ. Quang sai về mặt bản chất là sự kém hoàn
hảo của thấu kính. Nếu một thấu kính từ hoàn hảo về mặt quang học, nó phải chuyển hóa mọi điểm trên vật thành một điểm ảnh tương ứng, và cho hình ảnh hình chiếu hai chiều chính xác về mặt hình học của vật. Trên thực tế, việc hội tụ một chùm hạt mang điện có năng lượng cao thường không dễ dàng và lúc đó hiệu ứng quang sai bị xuất hiện.
Sắc sai
Sắc sai liên quan đến sự kém đơn sắc trong bước sóng của chùm hạt mang điện. Một chùm hạt mang điện chuyển động sẽ tương ứng với một bó sóng có nhiều bước sóng khác nhau, hay bản chất là do mỗi hạt mang điện sẽ có động năng khác nhau. Do đó, các sóng có bước sóng khác nhau sẽ hội tụ tại các tiêu điểm khác nhau, tạo ra một đĩa tán rộng tối thiểu trên mặt phẳng tiêu (hiệu dụng) của thấu kính, thay vì là chùm tia song song hội tụ tại một điểm như nguyên lý của quang hình học. Trên thực tế, sắc sai là
quang sai tồn tại ở bất kỳ dạng thấu kính nào (kể cả thấu kính thủy tinh) do tính chất không đơn sắc của bức xạ. Hiện nay, người ta đã có nhiều cách khác nhau để khắc phục điều này, ví dụ như sử dụng chùm điện tử phát ra từ súng phát xạ trường có độ đơn sắc rất cao, hoặc sử dụng bộ lọc năng lượng, làm tán xạ đi các điện tử có năng lượng không mong muốn, do đó làm tăng độ đơn sắc của sóng.
Cầu sai
Cầu sai là dạng quang sai chỉ có trong các thấu kính từ do sự phân bố từ trường không hoàn hảo. Sự kém hoàn hảo này dẫn đến việc các chùm tia ở xa trục chính sẽ hội tụ kém hơn so với các chùm tia đi gần trục chính và do đó cũng tạo ra một đĩa tán rộng thay vì hội tụ tại một điểm.
Hiện nay, việc loại trừ cầu sai đang là một vấn đề lớn của kỹ thuật hiển vi điện tử nhằm tạo ra các kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải siêu cao, dưới mức nguyên tử.
Thấu kính từ 119
Tài liệu tham khảo
[1] Plücker, J. (1858). “”Über die Einwirkung des Magneten auf die elektrischen Entladungen in verdünnten Gasen””. Poggendorffs Annalen der Physik und Chemie103: 88--106. doi: 10.1002/andp.18581790106 (http://dx.doi.org/10.1002/andp.18581790106).
[2] “Ferdinand Braun, The Nobel Prize in Physics 1909, Biography” (http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1909/braun-bio. html).
[3] “"The Nobel Prize in Physics 1986, Perspectives - Life through a Lens"” (http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1986/ perspectives.html).
Xem thêm
• Kính hiển vi điện tử • Nam châm điện