光學顯微鏡像差參數(shù)之球差

   光學顯微鏡球差是由于電磁透鏡中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?qū)﹄娮訁R聚能力不同而造成的。遠軸電子通過透鏡時被折射得比近軸電子厲害得多，因而有同一物點散射的電子經(jīng)過透鏡后不交在一點上，而是在透鏡相平面上變成一個漫射圓斑。
球差亦稱球面像差，軸上物點發(fā)出的光束，經(jīng)光學系統(tǒng)以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個圓形彌散斑，這就是球差。一般是以實際光線在像方與光軸的交點相對于近軸光線與光軸交點（即高斯像點）的軸向距離來度量它。
    對于單色光來說，球差是軸上點成像時wei一存在的像差。軸外成像時，存在許多種像差，球差只是其中一種。
    除特殊情況外，一般而言，單個球面透鏡不能校正球差，正透鏡產(chǎn)生負球差，負透鏡產(chǎn)生正球差。對一定位置的物點而言，當保持透鏡的孔徑和焦距不變時，球差的大小隨透鏡的形狀而異。因此，以適當形狀的正、負透鏡組合成的雙透鏡組成或雙交合鏡組是可能消球差的一種簡單結構。保持透鏡的焦距不變而改變透鏡形狀，猶如把柔軟的物體彎來彎去。故被稱為透鏡的整體彎曲，它是光學設計時校正像差的一種重要技巧。
    設單個折射球面的曲率半徑為r，兩邊媒質(zhì)的折射率為n1和n2，則當物點處于三個位置，即球面頂點（物距u=0），球心和由I=r+r* n2/ n1所決定的點時，不產(chǎn)生球差，后兩種情況有重要的應用。球面反射鏡僅當物點位于頂點和球心時無球差。所有的回轉(zhuǎn)二次非球面反射鏡，都有一點不產(chǎn)生球差的共軛點。其中，拋物鏡面是無窮遠軸上點和焦點；橢球面鏡和雙曲面鏡是他們的一對焦點。他們都有實際的應用。
    下面我們來看一下如何用ZEMAX軟件來消除軸上球差LONA和SPHA：
    LONA表示的是軸上物點指定波長，指定光束尺寸（光線對）的軸上成像交點到近軸焦平面之間軸向距離。這個定義和我們定義的軸向球差相同。光瞳尺寸（光束尺寸）在0～1之間，那么將追跡實際的光束匯交點計算軸向球差。
    SPHA常用于指定面產(chǎn)生的像差數(shù)值。若不指定特殊面（取值為0），則計算所有面產(chǎn)生球差總和。注意這個總合不是像差計算公式中的經(jīng)過各面逐個放大之后的加權和，而是代數(shù)和（這還有待讀者的進一步驗證）。
    經(jīng)驗：當選擇LONA控制不住球差時，同時加入SPHA操作數(shù)，設置合理的權重，可以將軸向球差進一步改善。