ความคลาดเคลื่อนของการเลี้ยวเบน, ขีดจำกัดการเลี้ยวเบน

ความคลาดเคลื่อนของการเลี้ยวเบนทำให้เกิดการแพร่กระจายของลำแสงอิเล็กตรอนบนระนาบโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ เนื่องจากลักษณะคลื่นของอิเล็กตรอน คำนี้เรียกอีกอย่างว่า "ขีดจำกัดการเลี้ยวเบน"

อิเล็กตรอนมีลักษณะของคลื่นและทำให้เกิดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนเช่นเดียวกับแสง สำหรับเลนส์ใกล้วัตถุของ SEM จะใช้รูรับแสงทรงกลมเพื่อลดความคลาดเคลื่อนทรงกลมและความคลาดเคลื่อนสี เนื่องจากขนาดของรูรับแสงมีจำกัด จึงเกิดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน นั่นคือ ลำแสงอิเล็กตรอนที่วิ่งขนานกับแกนลำแสงจะไม่บรรจบกันที่จุดบนระนาบโฟกัส แต่สร้างรูปแบบการแทรกสอดซึ่งประกอบด้วยแผ่นแสงรอบแกนลำแสง (แผ่นโปร่งแสง) และวงแหวนวงกลมพหูพจน์ (รูปแบบโปร่งแสง) ).
รูปที่ 1 แสดงการกระจายความเข้มของหัววัดอิเล็กตรอนบนระนาบโฟกัส รัศมีของดิสก์ Airy () แสดงเป็น . ที่นี่ α คือมุมกึ่งลู่เข้าหากันของลำอิเล็กตรอนและโดยปกติจะอยู่ที่ 1 ถึง 20 mrad (หากระยะห่างระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุกับชิ้นงาน (ระยะการทำงาน, WD) น้อย α กลายเป็นใหญ่และในทางกลับกัน) λ คือความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน ความยาวคลื่นจะแสดงเป็น  (นาโนเมตร) โดยที่ Vacc คือแรงดันเร่งของอิเล็กตรอน เส้นผ่านศูนย์กลางของโพรบอิเล็กตรอน d_d บนระนาบโฟกัสจะประมาณรัศมีของ Airy disk หรือ d_d = . ตั้งแต่ α สำหรับ SEM มักจะอยู่ที่ 20 mrad หรือน้อยกว่า บาป α ≅ α แล้วก็ .
รูปที่ 2 แสดงการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าเร่งของเส้นผ่านศูนย์กลางของหัววัดอิเล็กตรอน (d_d) เกิดจากการเลี้ยวเบน เส้นผ่านศูนย์กลางของหัววัดอิเล็กตรอนจะใหญ่ขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าเร่งต่ำหรือความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน λ กลายเป็นเรื่องยาว สังเกตว่าเส้นผ่านศูนย์กลางโพรบเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วต่ำกว่า 5 kV ในกรณีของ α = 5.0 ล้าน d_d คือ 1.1 นาโนเมตรสำหรับ 20 kV และ d_d คือ 4.7 นาโนเมตรสำหรับ 1 kV

คำที่เกี่ยวข้อง