Γιατί η ανάλυση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου είναι μεγαλύτερη από αυτή ενός οπτικού μικροσκοπίου
Η μεγέθυνση ενός οπτικού μικροσκοπίου είναι μικρότερη από αυτή ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Ένα οπτικό μικροσκόπιο μπορεί να παρατηρήσει μόνο μικροσκοπικές δομές όπως κύτταρα και χλωροπλάστες, ενώ ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορεί να παρατηρήσει υπομικροσκοπικές δομές, δηλαδή τη δομή οργανιδίων, ιών, βακτηρίων κ.λπ.
Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο προβάλλει μια επιταχυνόμενη και συσσωματωμένη δέσμη ηλεκτρονίων σε ένα πολύ λεπτό δείγμα, όπου τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άτομα στο δείγμα για να αλλάξουν κατεύθυνση, με αποτέλεσμα τρισδιάστατη γωνιακή σκέδαση. Το μέγεθος της γωνίας σκέδασης σχετίζεται με την πυκνότητα και το πάχος του δείγματος, επομένως μπορεί να σχηματίσει εικόνες με διαφορετικές αποχρώσεις. Οι εικόνες θα εμφανίζονται σε συσκευές απεικόνισης (όπως οθόνες φθορισμού, φιλμ και φωτοευαίσθητα εξαρτήματα ζεύξης) μετά την ενίσχυση και την εστίαση.
Λόγω του πολύ μικρού μήκους κύματος των ηλεκτρονίων de Broglie, η ανάλυση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη ενός οπτικού μικροσκοπίου, φθάνοντας τα 0.1-0.2 nm και μεγέθυνση από δεκάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια. των καιρών. Επομένως, η χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση της λεπτής δομής των δειγμάτων, ακόμη και για την παρατήρηση της δομής μιας μόνο σειράς ατόμων, η οποία είναι δεκάδες χιλιάδες φορές μικρότερη από τη μικρότερη δομή που παρατηρείται από το οπτικό μικροσκόπιο. Το TEM είναι μια σημαντική αναλυτική μέθοδος σε πολλά επιστημονικά πεδία που σχετίζονται με τη φυσική και τη βιολογία, όπως η έρευνα για τον καρκίνο, η ιολογία, η επιστήμη των υλικών, καθώς και η νανοτεχνολογία, η έρευνα για ημιαγωγούς κ.λπ.
Η υψηλότερη ανάλυση ενός οπτικού μικροσκοπίου
200 νανόμετρα. Η ανάλυση ενός οπτικού μικροσκοπίου (με μήκη κύματος ορατού φωτός που κυμαίνονται από 770 έως 390 νανόμετρα) σχετίζεται στενά με το εύρος εστίασης της δέσμης φωτός. Στη δεκαετία του 1870, ο Γερμανός φυσικός Ερνστ Άμπε ανακάλυψε.
Το ορατό φως, λόγω των κυματικών χαρακτηριστικών του, υφίσταται περίθλαση, με αποτέλεσμα η δέσμη να μην μπορεί να εστιάσει άπειρα. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο του Abbe, η ελάχιστη διάμετρος για την εστίαση του ορατού φωτός είναι το ένα τρίτο του μήκους κύματος του φωτεινού κύματος.
Αυτό είναι 200 νανόμετρα. Για περισσότερο από έναν αιώνα, το "όριο Abbe" των 200 νανόμετρων θεωρείται το θεωρητικό όριο ανάλυσης των οπτικών μικροσκοπίων και αντικείμενα μικρότερα από αυτό το μέγεθος πρέπει να παρατηρούνται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ή μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας.
Το αριθμητικό διάφραγμα, γνωστό και ως λόγος διαφράγματος, που συντομεύεται ως NA ή A, είναι η κύρια παράμετρος του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτή και είναι ευθέως ανάλογο με την ανάλυση του μικροσκοπίου. Το αριθμητικό άνοιγμα του ξηρού αντικειμενικού φακού είναι 0.05-0.95 και το αριθμητικό άνοιγμα του αντικειμενικού φακού βυθισμένου σε λάδι (έλαιο κέδρου) είναι 1,25.
Η απόσταση εργασίας αναφέρεται στην απόσταση από τον μπροστινό φακό του αντικειμενικού φακού μέχρι το γυαλί καλύμματος του δείγματος όταν το δείγμα που παρατηρείται είναι το πιο καθαρό. Η απόσταση εργασίας του αντικειμενικού φακού σχετίζεται με την εστιακή του απόσταση. Όσο μεγαλύτερη είναι η εστιακή απόσταση του αντικειμενικού φακού, τόσο μικρότερη είναι η μεγέθυνση και τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση εργασίας του.
Η λειτουργία του αντικειμενικού φακού είναι να μεγεθύνει το δείγμα για πρώτη φορά και είναι το πιο σημαντικό στοιχείο που καθορίζει την απόδοση του μικροσκοπίου - το επίπεδο ανάλυσης. Η ανάλυση είναι επίσης γνωστή ως ανάλυση ή ισχύς επίλυσης. Το μέγεθος της ανάλυσης εκφράζεται με την αριθμητική τιμή της απόστασης ανάλυσης (η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο σημείων αντικειμένων που μπορούν να διακριθούν).
Σε καθαρή απόσταση 25 cm, δύο αντικείμενα με απόσταση 0.073 mm μπορούν να φανούν καθαρά από το κανονικό ανθρώπινο μάτι. Αυτή η τιμή των 0,073 mm είναι η απόσταση ανάλυσης του φυσιολογικού ανθρώπινου ματιού. Όσο μικρότερη είναι η απόσταση ανάλυσης ενός μικροσκοπίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση και καλύτερη η απόδοσή του.
Η μεγέθυνση ενός οπτικού μικροσκοπίου είναι μικρότερη από αυτή ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Ένα οπτικό μικροσκόπιο μπορεί να παρατηρήσει μόνο μικροσκοπικές δομές όπως κύτταρα και χλωροπλάστες, ενώ ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορεί να παρατηρήσει υπομικροσκοπικές δομές, δηλαδή τη δομή οργανιδίων, ιών, βακτηρίων κ.λπ.
Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο προβάλλει μια επιταχυνόμενη και συσσωματωμένη δέσμη ηλεκτρονίων σε ένα πολύ λεπτό δείγμα, όπου τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άτομα στο δείγμα για να αλλάξουν κατεύθυνση, με αποτέλεσμα τρισδιάστατη γωνιακή σκέδαση. Το μέγεθος της γωνίας σκέδασης σχετίζεται με την πυκνότητα και το πάχος του δείγματος, επομένως μπορεί να σχηματίσει εικόνες με διαφορετικές αποχρώσεις. Οι εικόνες θα εμφανίζονται σε συσκευές απεικόνισης (όπως οθόνες φθορισμού, φιλμ και φωτοευαίσθητα εξαρτήματα ζεύξης) μετά την ενίσχυση και την εστίαση.
Λόγω του πολύ μικρού μήκους κύματος των ηλεκτρονίων de Broglie, η ανάλυση ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη ενός οπτικού μικροσκοπίου, φθάνοντας τα 0.1-0.2 nm και μεγέθυνση από δεκάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια. των καιρών. Επομένως, η χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας μετάδοσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση της λεπτής δομής των δειγμάτων, ακόμη και για την παρατήρηση της δομής μιας μόνο σειράς ατόμων, η οποία είναι δεκάδες χιλιάδες φορές μικρότερη από τη μικρότερη δομή που παρατηρείται από το οπτικό μικροσκόπιο. Το TEM είναι μια σημαντική αναλυτική μέθοδος σε πολλά επιστημονικά πεδία που σχετίζονται με τη φυσική και τη βιολογία, όπως η έρευνα για τον καρκίνο, η ιολογία, η επιστήμη των υλικών, καθώς και η νανοτεχνολογία, η έρευνα για ημιαγωγούς κ.λπ.
Η υψηλότερη ανάλυση ενός οπτικού μικροσκοπίου
200 νανόμετρα. Η ανάλυση ενός οπτικού μικροσκοπίου (με μήκη κύματος ορατού φωτός που κυμαίνονται από 770 έως 390 νανόμετρα) σχετίζεται στενά με το εύρος εστίασης της δέσμης φωτός. Στη δεκαετία του 1870, ο Γερμανός φυσικός Ερνστ Άμπε ανακάλυψε.
Το ορατό φως, λόγω των κυματικών χαρακτηριστικών του, υφίσταται περίθλαση, με αποτέλεσμα η δέσμη να μην μπορεί να εστιάσει άπειρα. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο του Abbe, η ελάχιστη διάμετρος για την εστίαση του ορατού φωτός είναι το ένα τρίτο του μήκους κύματος του φωτεινού κύματος.
Αυτό είναι 200 νανόμετρα. Για περισσότερο από έναν αιώνα, το "όριο Abbe" των 200 νανόμετρων θεωρείται το θεωρητικό όριο ανάλυσης των οπτικών μικροσκοπίων και αντικείμενα μικρότερα από αυτό το μέγεθος πρέπει να παρατηρούνται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ή μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας.
Το αριθμητικό διάφραγμα, γνωστό και ως λόγος διαφράγματος, που συντομεύεται ως NA ή A, είναι η κύρια παράμετρος του αντικειμενικού φακού και του συμπυκνωτή και είναι ευθέως ανάλογο με την ανάλυση του μικροσκοπίου. Το αριθμητικό άνοιγμα του ξηρού αντικειμενικού φακού είναι 0.05-0.95 και το αριθμητικό άνοιγμα του αντικειμενικού φακού βυθισμένου σε λάδι (έλαιο κέδρου) είναι 1,25.
Η απόσταση εργασίας αναφέρεται στην απόσταση από τον μπροστινό φακό του αντικειμενικού φακού μέχρι το γυαλί καλύμματος του δείγματος όταν το δείγμα που παρατηρείται είναι το πιο καθαρό. Η απόσταση εργασίας του αντικειμενικού φακού σχετίζεται με την εστιακή του απόσταση. Όσο μεγαλύτερη είναι η εστιακή απόσταση του αντικειμενικού φακού, τόσο μικρότερη είναι η μεγέθυνση και τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση εργασίας του.
Η λειτουργία του αντικειμενικού φακού είναι να μεγεθύνει το δείγμα για πρώτη φορά και είναι το πιο σημαντικό στοιχείο που καθορίζει την απόδοση του μικροσκοπίου - το επίπεδο ανάλυσης. Η ανάλυση είναι επίσης γνωστή ως ανάλυση ή ισχύς επίλυσης. Το μέγεθος της ανάλυσης εκφράζεται με την αριθμητική τιμή της απόστασης ανάλυσης (η ελάχιστη απόσταση μεταξύ δύο σημείων αντικειμένων που μπορούν να διακριθούν).
Σε καθαρή απόσταση 25 cm, δύο αντικείμενα με απόσταση 0.073 mm μπορούν να φανούν καθαρά από το κανονικό ανθρώπινο μάτι. Αυτή η τιμή των 0,073 mm είναι η απόσταση ανάλυσης του φυσιολογικού ανθρώπινου ματιού. Όσο μικρότερη είναι η απόσταση ανάλυσης ενός μικροσκοπίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση και καλύτερη η απόδοσή του.
