Каква е разликата между светлинна микроскопия и електронна микроскопия?
Типичният оптичен микроскоп използва видима светлина за осветяване на проба и серия от стъклени лещи за увеличаване на изображението на пробата. Тъй като използвате светлина, можете да поставите образеца под микроскопа в околния въздух или за някои приложения в малко количество вода или масло. За комбинирана светлинна микроскопия обикновено се нуждаем от пробата да е тънка, защото искаме светлината да преминава през нея, за да можем да видим вътрешни детайли. Това обикновено означава рязане на секции от пробата, но в зависимост от пробата, дебелината на секциите може да бъде около 1 до 20 микрона. При стерео или дисекционна светлинна микроскопия няма такова изискване, защото обикновено просто гледате повърхността на пробата. Наблюдавайте увеличеното изображение в оптичен микроскоп през окулярите,
Електронните микроскопи използват внимателно контролиран лъч от електрони като форма на осветление. Лъчът се контролира и фокусира от серия електромагнитни лещи, които по същество са мощни електромагнитни намотки с централен отвор, през който преминават електроните. Лещата контролира светлинния лъч, удрящ пробата, и също така увеличава изображението на пробата. Тъй като работите с електронен лъч, цялата електронна оптична система трябва да бъде във висок вакуум, което означава, че пробата трябва да е подходяща за вакуумна среда. В трансмисионния електронен микроскоп (TEM) електроните трябва да преминат през пробата, така че пробата трябва да е много тънка, по-малка от 0.1 микрона. Увеличените изображения се гледат на флуоресцентен екран, но могат да се записват с CCD камера, монтирана под или над екрана.
Сканиращата електронна микроскопия (SEM) е много подобна на оптичен дисекционен микроскоп по начин, тъй като гледате много внимателно повърхността на образеца, така че не е необходимо той да е тънък. При SEM пробата се сканира с фино фокусиран електронен лъч, така че пробата трябва да може да издържи на висок вакуум и трябва да бъде достатъчно проводима. (Това е така, защото изхвърляте поток от електрони в пробата и токът трябва да бъде отведен.) SEM пробите често са покрити с много тънко покритие от въглерод или метал (като злато или хром), за да ги направят проводими.
Коментарите по-горе описват разликите във физическите инструменти и дори не споменах, че електронните микроскопи са по-големи и по-сложни от светлинните микроскопи. Но основната разлика между светлинната и електронната микроскопия е разделителната способност – способността да се разрешават много малки детайли. Разделителната способност в крайна сметка е ограничена от дължината на вълната на светлината при оптичната микроскопия и ефективната дължина на вълната на електронния лъч при електронната микроскопия. Тъй като дължината на вълната на видимата светлина е приблизително в диапазона от {{0}} нанометра, оптималната разделителна способност на оптичната микроскопия е приблизително 200 нанометра (0. 2 микрометра). За ТЕМ, работещ при 200 киловолта, дължината на вълната на електронния лъч е 0,0025 нанометра, действителната разделителна способност на такъв инструмент е около 0,2 нанометра, или хиляда пъти по-добра от оптичен микроскоп. Усъвършенстваните ТЕМ могат да имат разделителна способност, близка до 0,1 нанометра, и много ТЕМ могат да изобразяват атоми в правилни структури.
Тъй като увеличението е просто съотношението на това как даден обект изглежда за окото или екрана в сравнение с действителния му размер, това означава, че един много добър оптичен микроскоп има максимално увеличение от 1000-2000x и максимално налично увеличение с високо качество TEM е 1-2 милиона пъти. За SEM има много други фактори, които влияят върху разделителната способност и максималното налично увеличение вероятно е около 300,000x.
Както можете да видите, наистина има много разлики между светлинната и електронната микроскопия, като проблемите с разделителната способност са основните. За практически приложения изборът кой тип инструмент да се използва в крайна сметка ще зависи от необходимата разделителна способност и увеличение и лекотата на подготовка на пробата.
