Proč je rozlišení elektronového mikroskopu vyšší než optického mikroskopu
Zvětšení optického mikroskopu je menší než u elektronového mikroskopu. Optický mikroskop může pozorovat pouze mikroskopické struktury, jako jsou buňky a chloroplasty, zatímco elektronový mikroskop může pozorovat submikroskopické struktury, to znamená strukturu organel, virů, bakterií atd.
Elektronový mikroskop promítá urychlený a agregovaný elektronový paprsek na velmi tenký vzorek, kde se elektrony srážejí s atomy ve vzorku a mění směr, což má za následek trojrozměrný úhlový rozptyl. Velikost úhlu rozptylu souvisí s hustotou a tloušťkou vzorku, takže může tvořit obrazy s různými odstíny. Snímky se po zesílení a zaostření zobrazí na zobrazovacích zařízeních (jako jsou fluorescenční obrazovky, filmy a fotocitlivé spojovací komponenty).
Vzhledem k velmi krátké de Broglieho vlnové délce elektronů je rozlišení transmisního elektronového mikroskopu mnohem vyšší než rozlišení optického mikroskopu, dosahuje 0.1-0,2nm a zvětšení v řádu desítek tisíc až milionů časů. Proto lze využití transmisní elektronové mikroskopie využít k pozorování jemné struktury vzorků, a dokonce i k pozorování struktury pouze jedné řady atomů, která je desetitisíckrát menší než nejmenší struktura pozorovaná optickou mikroskopií. TEM je důležitou analytickou metodou v mnoha vědeckých oblastech souvisejících s fyzikou a biologií, jako je výzkum rakoviny, virologie, věda o materiálech, stejně jako nanotechnologie, výzkum polovodičů a tak dále.
Nejvyšší rozlišení optického mikroskopu
200 nanometrů. Rozlišení optického mikroskopu (s vlnovými délkami viditelného světla od 770 do 390 nanometrů) úzce souvisí s rozsahem zaostření osvětlovacího paprsku. V 70. letech 19. století objevil německý fyzik Ernst Abbe.
Viditelné světlo díky svým vlnovým charakteristikám podléhá difrakci, takže paprsek není schopen zaostřit do nekonečna. Podle tohoto Abbeova zákona je minimální průměr pro zaostření viditelného světla jedna třetina vlnové délky světelné vlny.
To je 200 nanometrů. Již více než století je „Abbeho limit“ 200 nanometrů považován za teoretický limit rozlišení optických mikroskopů a objekty menší než tato velikost musí být pozorovány pomocí elektronového mikroskopu nebo tunelového rastrovacího mikroskopu.
Číselná apertura, známá také jako aperturní poměr, zkráceně NA nebo A, je hlavním parametrem čočky objektivu a kondenzoru a je přímo úměrná rozlišení mikroskopu. Numerická apertura suchého objektivu je 0.05-0.95 a numerická apertura objektivu ponořeného do oleje (cedrový olej) je 1,25.
Pracovní vzdálenost se týká vzdálenosti od přední čočky objektivu ke krycímu sklu preparátu, kdy je pozorovaný preparát nejčistší. Pracovní vzdálenost čočky objektivu souvisí s její ohniskovou vzdáleností. Čím delší je ohnisková vzdálenost čočky objektivu, tím menší je zvětšení a delší pracovní vzdálenost.
Funkcí čočky objektivu je poprvé zvětšit preparát a je to nejdůležitější součást, která určuje výkon mikroskopu – úroveň rozlišení. Rozlišení je také známé jako rozlišení nebo rozlišovací schopnost. Velikost rozlišení je vyjádřena číselnou hodnotou rozlišovací vzdálenosti (minimální vzdálenost mezi dvěma body objektu, kterou lze rozlišit).
Ve vzdálenosti 25 cm jsou normálním lidským okem zřetelně vidět dva objekty ve vzdálenosti 0.073 mm. Tato hodnota 0,073 mm je rozlišovací vzdálenost normálního lidského oka. Čím menší je rozlišovací vzdálenost mikroskopu, tím vyšší je jeho rozlišení a lepší výkon.
Zvětšení optického mikroskopu je menší než u elektronového mikroskopu. Optický mikroskop může pozorovat pouze mikroskopické struktury, jako jsou buňky a chloroplasty, zatímco elektronový mikroskop může pozorovat submikroskopické struktury, to znamená strukturu organel, virů, bakterií atd.
Elektronový mikroskop promítá urychlený a agregovaný elektronový paprsek na velmi tenký vzorek, kde se elektrony srážejí s atomy ve vzorku a mění směr, což má za následek trojrozměrný úhlový rozptyl. Velikost úhlu rozptylu souvisí s hustotou a tloušťkou vzorku, takže může tvořit obrazy s různými odstíny. Snímky se po zesílení a zaostření zobrazí na zobrazovacích zařízeních (jako jsou fluorescenční obrazovky, filmy a fotocitlivé spojovací komponenty).
Vzhledem k velmi krátké de Broglieho vlnové délce elektronů je rozlišení transmisního elektronového mikroskopu mnohem vyšší než rozlišení optického mikroskopu, dosahuje 0.1-0,2nm a zvětšení v řádu desítek tisíc až milionů časů. Proto lze využití transmisní elektronové mikroskopie využít k pozorování jemné struktury vzorků, a dokonce i k pozorování struktury pouze jedné řady atomů, která je desetitisíckrát menší než nejmenší struktura pozorovaná optickou mikroskopií. TEM je důležitou analytickou metodou v mnoha vědeckých oblastech souvisejících s fyzikou a biologií, jako je výzkum rakoviny, virologie, věda o materiálech, stejně jako nanotechnologie, výzkum polovodičů a tak dále.
Nejvyšší rozlišení optického mikroskopu
200 nanometrů. Rozlišení optického mikroskopu (s vlnovými délkami viditelného světla od 770 do 390 nanometrů) úzce souvisí s rozsahem zaostření osvětlovacího paprsku. V 70. letech 19. století objevil německý fyzik Ernst Abbe.
Viditelné světlo díky svým vlnovým charakteristikám podléhá difrakci, takže paprsek není schopen zaostřit do nekonečna. Podle tohoto Abbeova zákona je minimální průměr pro zaostření viditelného světla jedna třetina vlnové délky světelné vlny.
To je 200 nanometrů. Již více než století je „Abbeho limit“ 200 nanometrů považován za teoretický limit rozlišení optických mikroskopů a objekty menší než tato velikost musí být pozorovány pomocí elektronového mikroskopu nebo tunelového rastrovacího mikroskopu.
Číselná apertura, známá také jako aperturní poměr, zkráceně NA nebo A, je hlavním parametrem čočky objektivu a kondenzoru a je přímo úměrná rozlišení mikroskopu. Numerická apertura suchého objektivu je 0.05-0.95 a numerická apertura objektivu ponořeného do oleje (cedrový olej) je 1,25.
Pracovní vzdálenost se týká vzdálenosti od přední čočky objektivu ke krycímu sklu preparátu, kdy je pozorovaný preparát nejčistší. Pracovní vzdálenost čočky objektivu souvisí s její ohniskovou vzdáleností. Čím delší je ohnisková vzdálenost čočky objektivu, tím menší je zvětšení a delší pracovní vzdálenost.
Funkcí čočky objektivu je poprvé zvětšit preparát a je to nejdůležitější součást, která určuje výkon mikroskopu – úroveň rozlišení. Rozlišení je také známé jako rozlišení nebo rozlišovací schopnost. Velikost rozlišení je vyjádřena číselnou hodnotou rozlišovací vzdálenosti (minimální vzdálenost mezi dvěma body objektu, kterou lze rozlišit).
Ve vzdálenosti 25 cm jsou normálním lidským okem zřetelně vidět dva objekty ve vzdálenosti 0.073 mm. Tato hodnota 0,073 mm je rozlišovací vzdálenost normálního lidského oka. Čím menší je rozlišovací vzdálenost mikroskopu, tím vyšší je jeho rozlišení a lepší výkon.
