회절 수차, 회절 한계

회절 수차는 전자의 파동 특성으로 인해 대물 렌즈의 초점면에서 전자 빔의 확산을 유발합니다. 이 용어는 "회절 한계"라고도 합니다.

전자는 파동의 성질을 가지고 있으며 빛과 마찬가지로 회절 현상을 일으킵니다. SEM의 대물렌즈는 구면수차와 색수차를 줄이기 위해 원형의 대물렌즈를 사용한다. 개구의 크기가 유한하기 때문에 회절 현상이 일어난다. 즉, 광축과 평행하게 진행하는 전자빔은 초점면의 한 점에 수렴하지 않고 간섭무늬를 형성하는데, 이는 광축을 중심으로 하는 광반(Airy disk)과 다수의 원형 고리(Airy pattern)로 구성된다. ).
그림 1은 초점면에서 전자 프로브의 강도 분포를 보여줍니다. 에어리 디스크의 반지름()는 다음과 같이 표현됩니다. . 이리, α 는 전자빔의 수렴 반각이며 일반적으로 1~20mrad입니다. (대물렌즈와 시편의 거리(working distance, WD)가 작을 경우, α 커지고 그 반대가 된다.) λ 전자파 길이입니다. 파장은 다음과 같이 표현됩니다.  (nm), 여기서 Vacc는 전자의 가속 전압입니다. 전자 프로브 직경 d_d 초점면에서 에어리 디스크의 반지름으로 근사하거나 d_d = . 이후 α SEM의 경우 일반적으로 20mrad 이하, sin α ≅ α 그리고 .
그림 2는 전자 프로브 직경의 가속 전압 의존성을 보여줍니다(d_d) 회절로 인해 발생합니다. 가속 전압이 낮거나 전자 파장이 클수록 전자 프로브 직경이 커집니다. λ 길어집니다. 프로브 직경이 5kV 미만으로 급격히 증가한다는 점에 유의하십시오. 의 경우 α = 5.0mrad, d_d 1.1kV의 경우 20nm이고, d_d 4.7kV의 경우 1nm입니다.

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