Tärkein ero - valomikroskooppi vs. elektronimikroskooppi

Valomikroskooppeja (optisia mikroskooppeja) ja elektronimikroskooppeja käytetään sekä hyvin pienten esineiden tarkasteluun. The tärkein ero valomikroskoopin ja elektronimikroskoopin välillä on se valomikroskoopit käyttävät valonsäteitä kohteen valaisemiseen tutkinnan alla, kun elektronimikroskooppi käyttää elektronien säteitä kohteen valaisemiseen.

Mikä on valomikroskooppi

Valomikroskoopit valaisevat näytteensä näkyvän valon avulla ja tuottavat suurennetun kuvan linssien avulla. Valomikroskooppeja on kahta lajiketta: yhden linssin ja yhdiste. Yksilinssi-mikroskooppeissa yksittäistä linssiä käytetään kohteen suurentamiseen, kun taas yhdistelmälinssi käyttää kahta linssiä. Käyttämällä objektiivilinssi, todellinen, käänteinen ja suurennettu kuva näytteestä tuotetaan mikroskoopin sisällä ja sitten käyttämällä toista linssiä, okulaari, objektiivin muodostama kuva suurennetaan edelleen.

Kuva sammalehdestä (Rhizomnium punctatum) valomikroskoopilla (x400). Vertaa näiden kloroplastien (vihreiden läiskien) kokoa yksityiskohtaisempaan versioon (eri näytteestä), joka on otettu alla olevasta elektronimikroskoopista.

Mikä on elektronimikroskooppi

Elektronimikroskoopit valaisevat näytteensä elektronisuihkulla. Magneettikenttiä käytetään elektronien säteiden taivuttamiseen, aivan samalla tavalla kuin optisia linssejä käytetään valonsäteiden taivuttamiseen valomikroskoopeissa. Kahdenlaisia ​​elektronimikroskooppeja käytetään laajalti: lähetyselektronimikroskooppi (TEM) ja skannaava elektronimikroskooppi (SEM). Lähetyselektronimikroskoopeissa elektronisuihku kulkee näytteen läpi. Objektiivista ”linssiä” (joka on todella magneetti) käytetään ensin kuvan tuottamiseen, ja projisointilinssiä käyttämällä voidaan suurennettu kuva tuottaa fluoresoivalla näytöllä. Pyyhkäisevissä elektronimikroskoopeissa näytteeseen laukaistaan ​​elektronisäde, joka aiheuttaa toissijaisten elektronien vapautumisen näytteen pinnalta. Anodin avulla nämä pintaelektronit voidaan kerätä ja pinta voidaan ”kartoittaa”.

Yleensä SEM -kuvien resoluutio ei ole yhtä suuri kuin TEM -kuvien resoluutio. Koska elektronien ei kuitenkaan tarvitse kulkea näytteen läpi SEM: ssä, niitä voidaan käyttää paksumman näytteen tutkimiseen. Lisäksi SEM: n tuottamat kuvat paljastavat enemmän pinnan syvyyttä.

TEM -kuva kloroplastista (x12000)

SEM -kuva eri kasvien siitepölystä (x500). Huomaa syvyys.

Resoluutio

The resoluutio Kuva kuvaa kykyä erottaa kaksi eri kohtaa kuvassa. Suuremman resoluution kuva on terävämpi ja yksityiskohtaisempi. Koska valoaallot diffraktoivat, kyky erottaa kaksi kohteen kohtaa liittyy läheisesti kohteen katseluun käytetyn valon aallonpituuteen. Tämä on selitetty kohdassa Rayleigh -kriteeri. Aalto ei myöskään voi paljastaa yksityiskohtia, joiden spatiaalinen etäisyys on pienempi kuin sen aallonpituus. Tämä tarkoittaa, että mitä pienempi aallonpituus on käytetty kohteen katsomiseen, sitä terävämpi on kuva.

Elektronimikroskoopit hyödyntävät elektronien aallon luonnetta. The deBroglien aallonpituus (eli elektroniin liittyvä aallonpituus) TEM-laitteissa käytettyihin tyypillisiin jännitteisiin kiihdytettyjen elektronien osalta on noin 0,01 nm, kun taas näkyvän valon aallonpituudet ovat 400-700 nm. On selvää, että elektronisäteet pystyvät paljastamaan paljon enemmän yksityiskohtia kuin näkyvän valon säteet. Todellisuudessa TEM: ien resoluutiot ovat yleensä 0,1 nm: n luokkaa 0,01 nm: n sijasta magneettikentän vaikutusten vuoksi, mutta resoluutio on silti noin 100 kertaa parempi kuin valomikroskoopin resoluutio. SEM -resoluutiot ovat hieman pienemmät, luokkaa 10 nm.

Ero valomikroskoopin ja elektronimikroskoopin välillä

Valaistuksen lähde

Valomikroskooppi käyttää näytteen valaisemiseen näkyvän valon säteitä (aallonpituus 400-700 nm).

Elektronimikroskooppi käyttää elektronisäteitä (aallonpituus ~ 0,01 nm) näytteen valaisemiseen.

Suurennustekniikka

Valomikroskooppi käyttää optisia linssejä valonsäteiden taivuttamiseen ja kuvien suurentamiseen.

Elektronimikroskooppi käyttää magneetteja elektronien säteiden taivuttamiseen ja kuvien suurentamiseen.

Resoluutio

Valomikroskooppi on pienempi resoluutio verrattuna elektronimikroskooppeihin, noin 200 nm.

Elektronimikroskooppi resoluutiot ovat suuruusluokkaa 0,1 nm.

Suurennus

Valomikroskoopit Suurennukset voivat olla noin ~ 1000.

Elektronimikroskoopit voi suurentaa jopa ~ × 500000 (SEM).

Operaatio

Valomikroskooppi ei välttämättä tarvitse sähkölähdettä toimiakseen.

Elektronimikroskooppi vaatii sähköä elektronien kiihdyttämiseksi. Se edellyttää myös näytteiden sijoittamista tyhjiöön (muuten elektronit voivat hajottaa ilmamolekyylejä), toisin kuin valomikroskoopit.

Hinta

Valomikroskooppi on paljon halvempaa kuin elektronimikroskoopit.

Elektronimikroskooppi on suhteellisen kalliimpi.

Koko

Valomikroskooppi on pieni ja sitä voidaan käyttää työpöydällä.

Elektronimikroskooppi on melko suuri ja voi olla yhtä pitkä kuin ihminen.

Viitteet

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2012). Sears ja Zemanskyn yliopiston fysiikka: nykyaikaisen fysiikan kanssa. Addison-Wesley.

Kuva kohteliaasti

“Punktiertes Wurzelsternmoos (Rhizomnium punctatum), Laminazellen, 400x vergrößert”, kirjoittanut Kristian Peters - Fabelfroh (valokuvannut Kristian Peters) [CC BY -SA 3.0], Wikimedia Commonsin kautta

"Poikkileikkaus, yksinkertaistettu kaavio lähetyselektronimikroskoopista." kirjoittanut GrahamColm (Wikipedia, GrahamColm) [Public Domain], Wikimedia Commonsin kautta

“Chloroplast 12000x”, Bela Hausmann (Oma teos) [CC BY-SA 2.0], flickrin kautta

”Siitepölyä monista tavallisista kasveista…”, Dartmouth College Electron Microscope Facility (Lähde ja julkinen ilmoitus Dartmouth College Electron Microscope Facilityssä) [Public Domain], Wikimedia Commonsin kautta