Scherzers Satz - Scherzer's theorem
Der Satz von Scherzer ist ein Satz auf dem Gebiet der Elektronenmikroskopie . Es heißt, dass es für elektronische Objektive aufgrund unvermeidbarer Aberrationen eine Auflösungsgrenze gibt .
Der deutsche Physiker Otto Scherzer stellte 1936 fest, dass die elektromagnetischen Linsen , die in Elektronenmikroskopen zur Fokussierung des Elektronenstrahls verwendet werden , unvermeidbare Abbildungsfehler mit sich bringen. Diese Aberrationen sind aus sphärischen und chromatischen Natur, dass die ist, die sphärische Aberration Koeffizient C s und die chromatische Aberration Koeffizienten C c sind immer positiv.
Scherzer löste das System der Laplace-Gleichungen für elektromagnetische Potentiale unter folgenden Bedingungen:
- elektromagnetische Felder sind rotationssymmetrisch,
- elektromagnetische Felder sind statisch,
- Es fallen keine Platzgebühren an.
Er zeigte, dass unter diesen Bedingungen die auftretenden Aberrationen die Auflösung eines Elektronenmikroskops bis zum Hundertfachen der Wellenlänge des Elektrons verschlechtern. Er kam zu dem Schluss, dass die Aberrationen nicht mit einer Kombination von rotationssymmetrischen Linsen behoben werden können.
In seiner Originalarbeit fasste Scherzer zusammen: "Chromatische und sphärische Aberration sind unvermeidbare Fehler der raumladungsfreien Elektronenlinse. Grundsätzlich können Verzerrungen (Dehnung und Verdrehung) und (alle Arten von) Koma beseitigt werden. Aufgrund der Unvermeidlichkeit von sphärische Aberration gibt es eine praktische, aber keine grundlegende Grenze für das Auflösungsvermögen des Elektronenmikroskops. "
Die durch den Satz von Scherzer gegebene Auflösungsgrenze kann überwunden werden, indem eine der oben genannten drei Bedingungen gebrochen wird. Das Aufgeben der Rotationssymmetrie in elektronischen Linsen hilft bei der Korrektur von sphärischen Aberrationen. Eine Korrektur der chromatischen Aberration kann mit zeitabhängigen, dh nicht statischen elektromagnetischen Feldern (beispielsweise in Teilchenbeschleunigern ) erreicht werden.
Scherzer selbst experimentierte mit Raumladungen (z. B. mit geladenen Folien), dynamischen Linsen und Kombinationen von Linsen und Spiegeln, um Aberrationen in Elektronenmikroskopen zu minimieren.