مقدمه
به طور کلی در میکروسکوپ های الکترونی سه نوع عدسی وجود دارد:
1-عدسی جمع کننده (Condenser Lens)
2-عدسی شیئی (Objective Lens)
3-عدسی تصویری (Projector Lens)
عدسی جمع کننده دسته الکترون را بر روی نمونه متمرکز می نماید. عدسی شیئی یک تصویر بزرگ شده اولیه ایجاد نموده، برای حصول بزرگنمایی بیشتر از عدسی تصویری استفاده می شود. تصویر نهایی بدست آمده بر روی یک صفحه فلورسنت قابل رویت است.
از انواع عدسی های شیئی مورد مصرف می توان به:
عدسی مخروطی (Conical Lens)
عدسی فروبر (Immersion Lens)
اشاره نمود. تصویری از این دو نوع عدسی در شکل مشاهده می شود. عمدتا عدسی های مخروطی در میکروسکوپ الکترونی روبشی Scanning Electron Microscope) عدسی های فروبر در میکروسکوپ الکترونی عبوری Transmission Electron Microscope یا TEM کاربرد دارند.
الف) عدسی مخروطی که اجازه می دهد یک نمونه بزرگ در بیرون آن قرار گیرد.
ب)عدسی فروبر که یک نمونه کوچک در داخل آن قرار می گیرد.
به دلیل وجود محدودیت طراحی، عدسی های الکترونی با روزنه های بسیار کوچکتری نسبت به عدسی های شیشه ای میکروسکوپ های نوری کار می کنند. میدان الکترونی که توسط روزنه عدسی قابل کنترل است، ستون میکروسکوپ (Microscope Column) نامیده می شود. بسیاری از میکروسکوپ های الکترونی جدید حاوی 4 تا 6 عدسی هستند.
یک عدسی مغناطیسی مشتمل بر پوسته ای آهنی و سیم پیچ هایی مسی است که درمیدان مغناطیسی خود به دسته الکترون های وارد شده نیرو وارد کرده و بر اساس قانون دست راست فلمینگ آن ها را از مسیر خود منحرف می سازد. در این صورت این امکان فراهم می آید که بتوان الکترون ها را در مسیر خاصی قرار داده همگرا نموده و بر جای مشخصی متمرکز نمود. فاصله نقطه همگرا شدن الکترون ها تا عدسی را فاصله کانونی (Focal Distance) می نامند. فاصله کانونی در ارتباط مستقیم با مقدار ولتاژ شتاب دهنده الکترون ها و در ارتباط معکوس با تعداد دور سیم پیچ و شدت جریان عبوری قرار دارد.
2- عدسی های مغناطیسی
دانشمندان در دهه 1920 متوجه شدند که می توان پرتو الکترونی را به وسیله یک میدان مغناطیسی یا یک میدان الکترو استاتیک متمرکز کرد. از هر دو روش در عدسی های الکترونی استفاده شده است ولی امروزه استفاده از عدسی های الکترومغناطیسی در میکروسکوپ الکترونی تجارتی متداول است زیرا که عدسی های الکترو مغناطیسی دارای ضریب انحراف کمتری نسبت به عدسی های الکترو استاتیکی بوده و در حالت فشرده، پاک کردن ستون الکترونی از الکترون های زاید را تسهیل می کنند. مخصوصاً اگر ولتاژ مورد استفاده بالا باشد، در این مورد عدسی های الکترو استاتیک پر زحمت شناخته شده اند بنابراین بیش از این به عدسی های اولیه الکترو استاتیکی نمی پردازیم.
کلید درک این عدسی ها که در واقع بسیار ساده است که بر روی یک الکترون در حال حرکت در یک میدان مغناطیسی اعمال می شود. چنانچه الکترونی با سرعت V در یک میدان مغناطیس یبا قدرت B حرکت کند، نیرویی برابر F=Bev در جهت عمود، بر امتداد حرکت و امتداد میدان مغناطیسی بر آن اعمال خواهد شد. می توان این مسئله را به طور دقیق تر با روابط برداری به صورت زیر نشان داد:
V)8F = e(B
معمولا عدسی های الکترو مغناطیسی طوری طراحی می شوند که یک میدان مغناطیسی تقریبا موازی با جهت حرکت الکترون ها ایجاد کنند. الکترونی که وارد این عدسی می شود یم میدان مغناطیسی B را تجربه می کند که می تواند به راحتی به مؤلفه های Bax در امتداد میکروسکوپ و Brad در جهت عمود بر آن تجزیه شود. در ابتدا مولفه Bax که موازی با امتداد حرکت الکترون است اثری روی آن ندارد و نیروی کمی به اندازه Bradev از طرف مؤلفه کوچک عمودی بر آن اعمال می شود. این نیرو باعث می شود که الکترون یک مسیر مارپیچ را از میان عدسی طی کند. به محض اینکه الکترون مسیر مارپیچ را شروع کرد، یک مؤلفه دایره ای سرعت vcircum هم عمود ب صفحه کاغذ پیدا می کند و بنابراین نیرویی به اندازه Baxevcicum در جهت عمود بر آن وارد می شود. بنابراین مسیر مارپیچی الکترون تنگ و تنگ تر می شود و در نتیجه پرتو موازی الکترون ها که وارد عدسی می شود در یک نقطه متمرکز می شود. این پدیده ردست مانند متمرکز شدن نور در یک عدسی شیشه ای می باشد. اگر میدان مغناطیسی فقط تا طول کوتاهی از محور میکروسکوپ ادامه داشته باشد عدسی به صورت یک عدسی نازک عمل میکند