تفاوت بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی چیست؟

تفاوت بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی چیست؟

یک میکروسکوپ نوری معمولی از نور مرئی برای روشن کردن نمونه و یک سری عدسی شیشه ای برای بزرگنمایی تصویر نمونه استفاده می کند. از آنجایی که از نور استفاده می کنید، می توانید نمونه را در هوای محیط زیر میکروسکوپ قرار دهید، یا برای برخی کاربردها، در مقدار کمی آب یا روغن. برای میکروسکوپ نور مرکب، معمولاً به نازک بودن نمونه نیاز داریم زیرا می خواهیم نور از آن عبور کند تا بتوانیم جزئیات داخلی را ببینیم. این معمولاً به معنای برش برش های نمونه است، اما بسته به نمونه، ضخامت مقاطع ممکن است حدود 1 تا 20 میکرون باشد. با میکروسکوپ نوری استریو یا کالبد شکافی، چنین نیازی وجود ندارد زیرا معمولاً فقط به سطح نمونه نگاه می کنید. تصویر بزرگ شده را در میکروسکوپ نوری از طریق چشمی مشاهده کنید،

میکروسکوپ‌های الکترونی از یک پرتو الکترون با دقت کنترل شده به عنوان نوعی نور استفاده می‌کنند. پرتو توسط یک سری عدسی های الکترومغناطیسی کنترل و متمرکز می شود که اساساً سیم پیچ های الکترومغناطیسی قدرتمندی با یک سوراخ مرکزی هستند که الکترون ها از آن عبور می کنند. لنز پرتو نوری را که به نمونه برخورد می کند کنترل می کند و همچنین تصویر نمونه را بزرگ می کند. از آنجایی که شما با یک پرتو الکترونی کار می کنید، کل سیستم نوری الکترونی باید در خلاء زیاد باشد، به این معنی که نمونه باید برای محیط خلاء مناسب باشد. در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، الکترون ها باید از نمونه عبور کنند، بنابراین نمونه باید بسیار نازک باشد، کمتر از 0.1 میکرون. تصاویر بزرگ‌نمایی شده روی صفحه‌نمایش فلورسنت مشاهده می‌شوند، اما می‌توان آن‌ها را با دوربین CCD نصب شده در زیر یا بالای صفحه ضبط کرد.

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بسیار شبیه به یک میکروسکوپ کالبد شکافی نوری است، به این ترتیب که شما با دقت به سطح نمونه نگاه می کنید، بنابراین لازم نیست نازک باشد. در SEM، نمونه با یک پرتو الکترونی متمرکز اسکن می شود، بنابراین نمونه باید بتواند خلاء بالا را تحمل کند و باید رسانایی معقولی داشته باشد. (این به این دلیل است که شما جریانی از الکترون ها را به داخل نمونه می ریزید و جریان باید از بین برود.) نمونه های SEM اغلب با یک پوشش بسیار نازک از کربن یا فلز (مانند طلا یا کروم) پوشانده می شوند تا رسانا شوند.

نظرات بالا تفاوت‌های ابزارهای فیزیکی را توضیح می‌دهند و من حتی به این موضوع اشاره نکردم که میکروسکوپ‌های الکترونی بزرگ‌تر و پیچیده‌تر از میکروسکوپ‌های نوری هستند. اما تفاوت اصلی بین میکروسکوپ نوری و الکترونی وضوح است - توانایی تشخیص جزئیات بسیار کوچک. وضوح در نهایت توسط طول موج نور در میکروسکوپ نوری و طول موج موثر پرتو الکترونی در میکروسکوپ الکترونی محدود می شود. از آنجایی که طول موج نور مرئی تقریباً در محدوده {{0}} نانومتر است، وضوح بهینه میکروسکوپ نوری تقریباً 200 نانومتر است (0). 2 میکرومتر). برای یک TEM که در 200 کیلوولت کار می کند، طول موج پرتو الکترونی 0.0025 نانومتر است، وضوح واقعی چنین ابزاری حدود 0.2 نانومتر یا هزار بار بهتر از یک میکروسکوپ نوری است. TEM های پیشرفته ممکن است وضوحی نزدیک به 0.1 نانومتر داشته باشند و بسیاری از TEM ها می توانند اتم ها را در ساختارهای معمولی تصویر کنند.

از آنجایی که بزرگنمایی صرفاً نسبت نحوه ظاهر شدن یک جسم به چشم یا صفحه نمایش در مقایسه با اندازه واقعی آن است، این بدان معناست که یک میکروسکوپ نوری بسیار خوب دارای حداکثر بزرگنمایی 1000-2000x و حداکثر بزرگنمایی موجود با کیفیت بالا است. TEM 1-2 میلیون بار است. برای SEM، بسیاری از عوامل دیگر وجود دارند که بر وضوح تأثیر می‌گذارند، و حداکثر بزرگنمایی موجود احتمالاً حدود 300، 000x است.

همانطور که می بینید، در واقع تفاوت های زیادی بین میکروسکوپ نوری و الکترونی وجود دارد که مسائل تفکیک اصلی ترین آنهاست. برای کاربردهای عملی، انتخاب نوع ابزار مورد استفاده در نهایت به وضوح و بزرگنمایی مورد نیاز و سهولت آماده سازی نمونه بستگی دارد.