El teorema de Scherzer es un teorema en el campo de la microscopía electrónica . Afirma que existe un límite de resolución para lentes electrónicos debido a aberraciones inevitables .
El físico alemán Otto Scherzer descubrió en 1936 [1] que las lentes electromagnéticas , que se utilizan en microscopios electrónicos para enfocar el haz de electrones , conllevan errores de imagen inevitables. Estas aberraciones son de naturaleza esférica y cromática, es decir, el coeficiente de aberración esférica C s y el coeficiente de aberración cromática C c son siempre positivos. [2]
Scherzer resolvió el sistema de ecuaciones de Laplace para potenciales electromagnéticos asumiendo las siguientes condiciones:
- los campos electromagnéticos son rotacionalmente simétricos,
- los campos electromagnéticos son estáticos,
- no hay cargos por espacio. [3]
Demostró que en estas condiciones las aberraciones que emergen degradan la resolución de un microscopio electrónico hasta cien veces la longitud de onda del electrón. [4] Concluyó que las aberraciones no se pueden arreglar con una combinación de lentes simétricas rotacionalmente. [1]
En su artículo original, Scherzer resumió: "La aberración cromática y esférica son errores inevitables de la lente de electrones sin carga espacial. En principio, la distorsión (tensión y torsión) y (todos los tipos de) coma pueden eliminarse. Debido a la inevitabilidad de aberración esférica, hay un límite práctico, pero no fundamental, al poder de resolución del microscopio electrónico ". [1]
El límite de resolución proporcionado por el teorema de Scherzer se puede superar rompiendo una de las tres condiciones mencionadas anteriormente. Renunciar a la simetría rotacional en las lentes electrónicas ayuda a corregir las aberraciones esféricas. [5] [6] Se puede lograr una corrección de la aberración cromática con campos electromagnéticos dependientes del tiempo, es decir, no estáticos (por ejemplo, en aceleradores de partículas ). [7]
El propio Scherzer experimentó con cargas espaciales (por ejemplo, con láminas cargadas), lentes dinámicas y combinaciones de lentes y espejos para minimizar las aberraciones en los microscopios electrónicos. [8]
Referencias
- ↑ a b c Scherzer, Otto (septiembre de 1936). "Über einige Fehler von Elektronenlinsen". Zeitschrift für Physik (101): 593–603. doi : 10.1007 / BF01349606 . S2CID 120073021 .
- ^ Schönhense, G. (2006). "Microscopía electrónica de fotoemisión de resolución temporal". Avances en imágenes y física electrónica . 142 : 159–323. doi : 10.1016 / S1076-5670 (05) 42003-0 . ISBN 9780120147847.
- ^ Rose, H. (2005). "Corrección de aberraciones en microscopía electrónica" (PDF) . Actas de la conferencia 2005 Particle Accelerator : 44–48. doi : 10.1109 / PAC.2005.1590354 . ISBN 0-7803-8859-3. Consultado el 5 de abril de 2020 .
- ^ "Otto Scherzer. El padre de la corrección de aberraciones" (PDF) . Sociedad de Microscopía de América . Consultado el 5 de abril de 2020 .
- ^ Orloff, Jon (junio de 1997). Manual de óptica de partículas cargadas . Prensa CRC. pag. 234.
- ^ Ernst, Frank (enero de 2003). Imágenes de alta resolución y espectrometría de materiales . Springer Science & Business Media. pag. 237.
- ^ Liao, Yougui. "Corrección de la aberración cromática en aceleradores de partículas cargadas con campos variables en el tiempo" . Microscopía electrónica práctica y base de datos . Consultado el 5 de abril de 2020 .
- ^ Scherzer, Otto (1947). "Sphärische und chromatische Korrektur von Elektronenlinsen". Optik 2 : 114-132.