Чому електронні мікроскопи не повинні замінювати світлові мікроскопи
Електронні мікроскопи використовують принцип електронної оптики, замінюючи світлові промені та оптичні лінзи електронними променями та електронними лінзами, завдяки чому тонкі структури речовин можуть бути зображені при дуже великих збільшеннях. Хоча його роздільна здатність набагато краща, ніж у оптичних мікроскопів, за допомогою електронних мікроскопів важко спостерігати за живими організмами, оскільки вони повинні працювати в умовах вакууму, а опромінення електронними променями також пошкоджує біологічні зразки, тому вони не можуть повністю замінити оптичні мікроскопи. Причому вартість у них різна, різний і обсяг робіт, для яких вони підходять. Сподіваюся, моя відповідь допоможе вам.
Електронні мікроскопи не можуть повністю замінити оптичні мікроскопи з наступних причин:
1. Електронні мікроскопи – це оптичні мікроскопи з ПЗЗ-матрицями, екранами або комп’ютерними аксесуарами. Це можна назвати тільки відеомікроскопом. Під час усього процесу отримання зображень ПЗС замінюють людське око. Оскільки у відеозображенні електронне збільшення є віртуальним збільшенням, і з точки зору пікселів, світлочутливих ефектів та інших факторів воно надто відрізняється від людського ока, тому ефект надто відрізняється від ефекту візуального мікроскопа;
2. Існує ще одна найважливіша причина: ПЗЗ належить до планарних зображень, і очі людини, особливо у випадку бінокулярного спостереження, створюватимуть сильний тривимірний ефект, що є причиною того, що ефект контрасту двох є занадто великим. ;
3. Електронні мікроскопи в основному виражаються як скануючі електронні мікроскопи. Ефект такого мікроскопа набагато кращий, ніж у звичайних оптичних мікроскопів, але через високу ціну він рідко використовується в промисловості.
Чому роздільна здатність електронного мікроскопа вища, ніж світлового?
Збільшення оптичного мікроскопа менше, ніж електронного мікроскопа. Оптичний мікроскоп може спостерігати лише мікроструктури, такі як клітини та хлоропласти, тоді як електронний мікроскоп може спостерігати субмікроскопічні структури, тобто структуру органоїдів, вірусів, бактерій тощо.
Електронний мікроскоп проектує прискорений і концентрований електронний промінь на дуже тонкий зразок, і електрони стикаються з атомами в зразку, змінюючи свій напрямок, таким чином створюючи розсіювання під твердим кутом. Розмір кута розсіювання пов’язаний із щільністю та товщиною зразка, тому можуть бути сформовані зображення з різною яскравістю та темрявою, які відображатимуться на пристроях обробки зображень (таких як флуоресцентні екрани, плівки та фоточутливі компоненти зв’язку) після збільшення та фокусування.
Через дуже коротку довжину хвилі електрона де Бройля роздільна здатність просвічуючого електронного мікроскопа набагато вища, ніж роздільна здатність оптичного мікроскопа, який може досягати 0.1-0,2 нм, а збільшення становить від десятків тисяч до мільйонів разів. Таким чином, використання просвічуючої електронної мікроскопії може використовуватися для спостереження тонкої структури зразків, навіть структури лише одного стовпця атомів, яка в десятки тисяч разів менша за найменшу структуру, яку можна спостерігати за допомогою оптичної мікроскопії. ПЕМ є важливим аналітичним методом у багатьох галузях науки, пов’язаних із фізикою та біологією, наприклад дослідження раку, вірусологія, матеріалознавство, а також нанотехнології, дослідження напівпровідників тощо.
