【讨论】高倍数等于高分辨吗

回到透射电镜上来。数值孔径的问题现在不用考虑，因为像差的影响使得高角散射的信息完全无用。所以，目前阶段的透射电镜减小像差是提高分辨率的主要手段，离需要考虑数值孔径的阶段还早着呢。
放大倍数就不解释了。大家都知道。
分辨率是透镜能把距离很近的两个物点在像平面上区分开的能力（其实这个好象叫分辨能力，分辨率要反算回物平面，表达起来比较麻烦。但是二者的基本意思是一样的）。有一点要注意，在TEM中使用多级透镜，前一个透镜的像是后一个透镜的物。整个成像系统的分辨率是由所有透镜综合决定的。如果前一个透镜成像的时候把两个点混到了一起，后面的透镜是无法把它们重新分开的。所以，后续透镜有可能使总体分辨率降低，却无法使其提高。为保证在这个多次成像过程中分辨率没有损失，后一个透镜必须保证在自己的像平面上把前一个透镜已经分辨出来的两个点继续分开，才不至于使总体分辨率下降。实际上，这一点很容易达到。
在TEM中，最难做的透镜是物镜，它要直接从物体本身把很小的细节分辨出来。物镜的放大倍数不是特别大，我记得不是特别准确，但是至多也就是几百倍。虽然这个时候的像仍然很小，但是最小的细节已经被放大了几百倍，所以后续透镜尽管质量比较差，分辨率没物镜高，也足以把这些被物镜分辨出来的细节继续传递下去。所以，TEM成像系统的分辨率取决于物镜的分辨率。后续透镜的主要作用就是把图像进一步放大。
为什么需要在TEM中把图像放大？这只是为了观察起来更方便。如果图像最近两个点之间的距离大于记录系统的分辨能力（比如底片上的银盐颗粒，或者CCD上的感光单元，或者我们肉眼的感光细胞），图像上的信息就可以被感知并记录。所以，高放大倍率对提高分辨率完全没有帮助。准确地说，必要的放大倍数只是保证信息在记录过程中不遭受损失的一种手段。做出个几百万，甚至上千万倍率的电镜并不难，只要增加透镜个数就可以了。但是分辨率可能很差，东西放大得很多，但是图像却是一片模糊，细节看不清楚。
其实，过高的放大倍数是不利于最终获得高分辨率图片的。大家都知道，在百万倍观察图像是可以的，但是真正拍照的时候几十万倍反而效果更好。

引申两点：1。如果我们把成像过程看作一个1:1的透镜。上面后两段就没必要再说。TEM中对放大倍数和分辨率的要求已经隐含在之前的叙述中了。
2。可以把TEM的多级成像系统划分为两个等效透镜。第一个就是物镜，后续的透镜组等效为一个放大镜。后面这个放大镜的放大倍数肯定比物镜高（多数情况下），但是分辨率却不行。所以，TEM本身的光路结构已经说明了分辨率和放大倍数之间的关系了——必要的放大倍数有助于获得最终的高分辨图像，但是高倍数不等于高分辨率。
另外，仪器的线分辨率是比点分辨率高很多的。不会出现相反的情况。至于多高的分辨率才称为高分辨，没有一定的标准。绝对数值没有太大意义。我觉得根据实际的成像机制来定义反而更有意义。早年的高分辨像分辨率并不是很高，但那确实是高分辨像。