Jaka jest różnica między mikroskopią świetlną a mikroskopią elektronową?
Typowy mikroskop optyczny wykorzystuje światło widzialne do oświetlenia próbki i szereg szklanych soczewek w celu powiększenia obrazu próbki. Ponieważ używasz światła, możesz umieścić próbkę pod mikroskopem w otaczającym powietrzu lub w niektórych zastosowaniach w niewielkiej ilości wody lub oleju. W przypadku złożonej mikroskopii świetlnej zwykle potrzebujemy cienkiej próbki, ponieważ chcemy, aby światło przez nią przechodziło, abyśmy mogli zobaczyć szczegóły wewnętrzne. Zwykle oznacza to wycięcie skrawków próbki, ale w zależności od próbki grubość skrawków może wynosić około 1 do 20 mikronów. W przypadku mikroskopii stereoskopowej lub mikroskopii świetlnej nie ma takiego wymogu, ponieważ zwykle patrzy się tylko na powierzchnię próbki. Obserwuj powiększony obraz w mikroskopie optycznym przez okulary,
Mikroskopy elektronowe wykorzystują starannie kontrolowaną wiązkę elektronów jako formę oświetlenia. Wiązka jest kontrolowana i skupiana przez szereg soczewek elektromagnetycznych, które są zasadniczo potężnymi cewkami elektromagnetycznymi z centralnym otworem, przez który przechodzą elektrony. Soczewka kontroluje wiązkę światła padającą na próbkę, a także powiększa obraz próbki. Ponieważ pracujesz z wiązką elektronów, cały elektronowy układ optyczny musi znajdować się w wysokiej próżni, co oznacza, że próbka musi być odpowiednia do środowiska próżniowego. W transmisyjnym mikroskopie elektronowym (TEM) elektrony muszą przejść przez próbkę, zatem próbka musi być bardzo cienka, mniejsza niż 0,1 mikrona. Powiększone obrazy są oglądane na ekranie fluorescencyjnym, ale można je rejestrować za pomocą kamery CCD zamontowanej poniżej lub nad ekranem.
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) jest w pewnym sensie bardzo podobna do optycznego mikroskopu preparacyjnego, ponieważ bardzo dokładnie patrzysz na powierzchnię próbki, więc nie musi ona być cienka. W SEM próbka jest skanowana za pomocą precyzyjnie skupionej wiązki elektronów, zatem próbka musi wytrzymywać wysoką próżnię i musi mieć odpowiednią przewodność. (Dzieje się tak, ponieważ do próbki wrzuca się strumień elektronów, a prąd musi zostać odprowadzony). Próbki SEM są często powlekane bardzo cienką warstwą węgla lub metalu (takiego jak złoto lub chrom), aby zapewnić im przewodność.
Powyższe komentarze opisują różnice w oprzyrządowaniu fizycznym i nawet nie wspomniałem, że mikroskopy elektronowe są większe i bardziej złożone niż mikroskopy świetlne. Jednak główną różnicą między mikroskopią świetlną a elektronową jest rozdzielczość – zdolność do rozróżniania bardzo małych szczegółów. Rozdzielczość jest ostatecznie ograniczona przez długość fali światła w mikroskopii optycznej i efektywną długość fali wiązki elektronów w mikroskopii elektronowej. Ponieważ długość fali światła widzialnego mieści się w przybliżeniu w zakresie {{0}} nanometrów, optymalna rozdzielczość mikroskopii optycznej wynosi w przybliżeniu 200 nanometrów (0. 2 mikrometry). W przypadku TEM pracującego przy napięciu 200 kilowoltów długość fali wiązki elektronów wynosi 0,0025 nanometra, rzeczywista rozdzielczość takiego instrumentu wynosi około 0,2 nanometra, czyli tysiąc razy więcej niż mikroskop optyczny. Zaawansowane TEM mogą mieć rozdzielczość bliską 0,1 nanometra, a wiele TEM może obrazować atomy w regularnych strukturach.
Ponieważ powiększenie to po prostu stosunek wyglądu obiektu do oka lub na ekranie w porównaniu z jego rzeczywistym rozmiarem, oznacza to, że bardzo dobry mikroskop optyczny ma maksymalne powiększenie wynoszące 1000-2000x i maksymalne dostępne powiększenie o wysokiej jakości TEM wynosi 1-2 milion razy. W przypadku SEM na rozdzielczość wpływa wiele innych czynników, a maksymalne dostępne powiększenie wynosi prawdopodobnie około 300000x.
Jak widać, rzeczywiście istnieje wiele różnic pomiędzy mikroskopią świetlną i elektronową, a główną z nich są kwestie rozdzielczości. W zastosowaniach praktycznych wybór typu instrumentu będzie ostatecznie zależał od wymaganej rozdzielczości i powiększenia oraz łatwości przygotowania próbki.
