Jaký je rozdíl mezi světelnou mikroskopií a elektronovou mikroskopií?
Typický optický mikroskop používá viditelné světlo k osvětlení vzorku a sérii skleněných čoček ke zvětšení obrazu vzorku. Vzhledem k tomu, že používáte světlo, můžete vzorek umístit pod mikroskop na okolní vzduch nebo pro některé aplikace do malého množství vody nebo oleje. Pro složenou světelnou mikroskopii obvykle potřebujeme, aby byl vzorek tenký, protože chceme, aby jím procházelo světlo, abychom viděli vnitřní detaily. To obvykle znamená řezání řezů vzorku, ale v závislosti na vzorku může být tloušťka řezů přibližně 1 až 20 mikronů. U stereo nebo disekční světelné mikroskopie takový požadavek neexistuje, protože se obvykle jen díváte na povrch vzorku. Pozorujte zvětšený obraz v optickém mikroskopu přes okuláry,
Elektronové mikroskopy používají jako formu osvětlení pečlivě kontrolovaný paprsek elektronů. Paprsek je řízen a zaostřován řadou elektromagnetických čoček, což jsou v podstatě výkonné elektromagnetické cívky s centrálním otvorem, kterým procházejí elektrony. Čočka řídí světelný paprsek dopadající na vzorek a také zvětšuje obraz vzorku. Protože pracujete s elektronovým paprskem, celý elektronově optický systém musí být ve vysokém vakuu, což znamená, že vzorek musí být vhodný pro vakuové prostředí. V transmisním elektronovém mikroskopu (TEM) musí elektrony projít vzorkem, takže vzorek musí být velmi tenký, menší než 0,1 mikronu. Zvětšené snímky jsou prohlíženy na fluorescenční obrazovce, ale lze je zaznamenávat pomocí CCD kamery namontované pod nebo nad obrazovkou.
Rastrovací elektronová mikroskopie (SEM) je svým způsobem velmi podobná optickému disekčnímu mikroskopu v tom, že se velmi pečlivě díváte na povrch vzorku, takže nemusí být tenký. Při SEM je vzorek snímán jemně zaostřeným elektronovým paprskem, takže vzorek musí odolat vysokému vakuu a musí být přiměřeně vodivý. (Je to proto, že do vzorku vrháte proud elektronů a proud musí být odveden pryč.) Vzorky SEM jsou často potaženy velmi tenkým povlakem uhlíku nebo kovu (jako je zlato nebo chrom), aby byly vodivé.
Výše uvedené komentáře popisují rozdíly ve fyzikálním přístrojovém vybavení a to jsem ani nezmínil, že elektronové mikroskopy jsou větší a složitější než mikroskopy světelné. Ale hlavní rozdíl mezi světelnou a elektronovou mikroskopií je rozlišení – schopnost rozlišit velmi malé detaily. Rozlišení je nakonec omezeno vlnovou délkou světla v optické mikroskopii a efektivní vlnovou délkou elektronového paprsku v elektronové mikroskopii. Protože vlnová délka viditelného světla je přibližně v rozsahu {{0}} nanometrů, optimální rozlišení optické mikroskopie je přibližně 200 nanometrů (0. 2 mikrometry). Pro TEM pracující při 200 kilovoltech je vlnová délka elektronového paprsku 0,0025 nanometru, skutečné rozlišení takového přístroje je asi 0,2 nanometru, neboli tisíckrát lepší než optický mikroskop. Pokročilé TEM mohou mít rozlišení blízké 0,1 nanometru a mnoho TEM dokáže zobrazit atomy v pravidelných strukturách.
Vzhledem k tomu, že zvětšení je jednoduše poměr toho, jak se objekt jeví oku nebo obrazovce ve srovnání s jeho skutečnou velikostí, znamená to, že velmi dobrý optický mikroskop má maximální zvětšení 1000-2000x a maximální dostupné zvětšení vysoké kvality TEM je 1-2 milionkrát. U SEM existuje mnoho dalších faktorů, které ovlivňují rozlišení, a maximální dostupné zvětšení je pravděpodobně kolem 300,000x.
Jak vidíte, mezi světelnou a elektronovou mikroskopií je skutečně mnoho rozdílů, přičemž hlavním problémem jsou problémy s rozlišením. Pro praktické aplikace bude výběr typu přístroje, který se má použít, v konečném důsledku záviset na požadovaném rozlišení a zvětšení a na jednoduchosti přípravy vzorku.
