Яка різниця між світловою та електронною мікроскопією?
Типовий оптичний мікроскоп використовує видиме світло для освітлення зразка та ряд скляних лінз для збільшення зображення зразка. Оскільки ви використовуєте світло, ви можете помістити зразок під мікроскоп у навколишнє повітря або, у деяких випадках, у невеликій кількості води чи олії. Для складної світлової мікроскопії нам зазвичай потрібен тонкий зразок, оскільки ми хочемо, щоб світло проходило крізь нього, щоб ми могли бачити внутрішні деталі. Зазвичай це означає вирізання секцій зразка, але залежно від зразка товщина секцій може становити від 1 до 20 мікрон. При стереоскопії або мікроскопії з препаруванням такої вимоги немає, оскільки зазвичай ви просто дивитесь на поверхню зразка. Розгляньте збільшене зображення в оптичний мікроскоп через окуляри,
Електронні мікроскопи використовують ретельно контрольований пучок електронів як форму освітлення. Промінь контролюється та фокусується серією електромагнітних лінз, які, по суті, є потужними електромагнітними котушками з центральним отвором, через який проходять електрони. Лінза контролює промінь світла, що потрапляє на зразок, а також збільшує зображення зразка. Оскільки ви працюєте з електронним променем, уся електронно-оптична система має бути у високому вакуумі, а це означає, що зразок має бути придатним для вакуумного середовища. У трансмісійному електронному мікроскопі (ТЕМ) електрони мають проходити крізь зразок, тому зразок має бути дуже тонким, менше 0,1 мікрона. Збільшені зображення переглядаються на флуоресцентному екрані, але можуть бути записані за допомогою ПЗЗ-камери, встановленої під або над екраном.
Скануюча електронна мікроскопія (SEM) певною мірою схожа на оптичний препаруючий мікроскоп, оскільки ви дуже уважно дивитеся на поверхню зразка, тому вона не обов’язково має бути тонкою. У SEM зразок сканується тонко сфокусованим електронним променем, тому зразок повинен витримувати високий вакуум і мати достатню провідність. (Це тому, що ви скидаєте потік електронів у зразок, і струм має бути відведений.) Зразки SEM часто покривають дуже тонким шаром вуглецю або металу (наприклад, золота чи хрому), щоб зробити їх провідними.
Наведені вище коментарі описують відмінності фізичних приладів, і я навіть не згадав, що електронні мікроскопи більші та складніші за світлові. Але головною відмінністю між світловою та електронною мікроскопією є роздільна здатність – здатність розрізняти дуже дрібні деталі. Роздільна здатність в кінцевому підсумку обмежується довжиною хвилі світла в оптичній мікроскопії та ефективною довжиною хвилі електронного променя в електронній мікроскопії. Оскільки довжина хвилі видимого світла становить приблизно {{0}} нанометрів, оптимальна роздільна здатність оптичної мікроскопії становить приблизно 200 нанометрів (0). 2 мікрометри). Для ТЕМ, що працює при напрузі 200 кіловольт, довжина хвилі електронного пучка становить 0,0025 нанометра, фактична роздільна здатність такого приладу становить приблизно 0,2 нанометра, або в тисячу разів краще, ніж оптичний мікроскоп. Удосконалені ТЕМ можуть мати роздільну здатність, близьку до 0,1 нанометра, і багато ТЕМ можуть відображати атоми в регулярних структурах.
Оскільки збільшення — це просто співвідношення того, як об’єкт виглядає оком або на екрані, порівняно з його фактичним розміром, це означає, що дуже хороший оптичний мікроскоп має максимальне збільшення 1000-2000x і максимально доступне збільшення високої якості TEM становить 1-2 мільйон разів. Для SEM є багато інших факторів, які впливають на роздільну здатність, і максимальне доступне збільшення, ймовірно, становить приблизно 300,000x.
Як бачите, між світловою та електронною мікроскопією справді багато відмінностей, головною з яких є роздільна здатність. Для практичних застосувань вибір типу інструменту для використання в кінцевому підсумку залежатиме від необхідної роздільної здатності та збільшення та простоти підготовки зразка.
