מה ההבדל בין מיקרוסקופ אור למיקרוסקופ אלקטרוני?
מיקרוסקופ אופטי טיפוסי משתמש באור נראה כדי להאיר דגימה ובסדרה של עדשות זכוכית כדי להגדיל את תמונת הדגימה. מכיוון שאתה משתמש באור, אתה יכול להניח את הדגימה מתחת למיקרוסקופ באוויר הסביבה, או עבור יישומים מסוימים, בכמות קטנה של מים או שמן. עבור מיקרוסקופ אור מורכב, בדרך כלל אנו צריכים שהדגימה תהיה דקה מכיוון שאנו רוצים שאור יעבור דרכה כדי שנוכל לראות פרטים פנימיים. זה אומר בדרך כלל חיתוך קטעים של הדגימה, אך בהתאם לדגימה, עובי הקטעים עשוי להיות בערך 1 עד 20 מיקרון. עם מיקרוסקופ אור סטריאו או מנתח, אין דרישה כזו כי אתה בדרך כלל רק מסתכל על פני השטח של הדגימה. התבוננו בתמונה המוגדלת במיקרוסקופ אופטי דרך העיניות,
מיקרוסקופים של אלקטרונים משתמשים באלומת אלקטרונים מבוקרת בקפידה כסוג של הארה. הקרן נשלטת וממוקדת על ידי סדרה של עדשות אלקטרומגנטיות, שהן בעצם סלילים אלקטרומגנטיים חזקים עם חור מרכזי שדרכו עוברים האלקטרונים. העדשה שולטת בקרן האור הפוגעת בדגימה וגם מגדילה את תמונת הדגימה. מכיוון שאתה עובד עם אלומת אלקטרונים, כל המערכת האופטית האלקטרונית צריכה להיות בוואקום גבוה, מה שאומר שהדגימה חייבת להיות מתאימה לסביבת הוואקום. במיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת (TEM), אלקטרונים חייבים לעבור דרך הדגימה, כך שהדגימה חייבת להיות דקה מאוד, פחות מ-0.1 מיקרון. תמונות מוגדלות נצפות על מסך פלורסנט אך ניתן להקליט עם מצלמת CCD המותקנת מתחת או מעל המסך.
מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) דומה מאוד למיקרוסקופ מנתח אופטי במובן מסוים, בכך שאתה מסתכל בזהירות רבה על פני הדגימה, כך שהיא לא חייבת להיות דקה. ב-SEM, הדגימה נסרקת באמצעות אלומת אלקטרונים ממוקדת עדינה, כך שהדגימה חייבת להיות מסוגלת לעמוד בוואקום גבוה וחייבת להיות מוליכה סבירה. (הסיבה לכך היא שאתה מטיל זרם של אלקטרונים לתוך המדגם, והזרם חייב להיות מוליך משם.) דגימות SEM מצופות לרוב בציפוי דק מאוד של פחמן או מתכת (כגון זהב או כרום) כדי להפוך אותן למוליכות.
ההערות למעלה מתארות את ההבדלים במכשור הפיזי, ואפילו לא הזכרתי שמיקרוסקופים אלקטרונים גדולים ומורכבים יותר ממיקרוסקופי אור. אבל ההבדל העיקרי בין אור למיקרוסקופ אלקטרוני הוא הרזולוציה - היכולת לפתור פרטים קטנים מאוד. הרזולוציה מוגבלת בסופו של דבר על ידי אורך הגל של האור במיקרוסקופיה אופטית ואורך הגל האפקטיבי של קרן האלקטרונים במיקרוסקופיה אלקטרונית. מכיוון שאורך הגל של האור הנראה הוא בערך בטווח של {{0}} ננומטר, הרזולוציה האופטימלית של מיקרוסקופיה אופטית היא בערך 200 ננומטר (0. 2 מיקרומטר). עבור TEM הפועל ב-200 קילו-וולט, אורך הגל של אלומת האלקטרונים הוא 0.0025 ננומטר, הרזולוציה בפועל של מכשיר כזה היא בערך 0.2 ננומטר, או פי אלף יותר טוב ממיקרוסקופ אופטי. TEMs מתקדמים עשויים להיות בעלי רזולוציה קרובה ל-0.1 ננומטר, ו-TEMs רבים יכולים לצלם אטומים במבנים רגילים.
מכיוון שהגדלה היא פשוט היחס בין האופן שבו אובייקט נראה לעין או למסך בהשוואה לגודלו האמיתי, המשמעות היא שלמיקרוסקופ אופטי טוב מאוד יש הגדלה מקסימלית של 1000-2000x וההגדלה המרבית הזמינה באיכות גבוהה TEM הוא פי 1-2 מיליון. עבור SEM, ישנם גורמים רבים אחרים שמשפיעים על הרזולוציה, וההגדלה המקסימלית הזמינה היא כנראה בסביבות 300,000x.
כפי שאתה יכול לראות, אכן ישנם הבדלים רבים בין מיקרוסקופ אור לאלקטרונים, כאשר בעיות הרזולוציה הן העיקריות. עבור יישומים מעשיים, הבחירה באיזה סוג של מכשיר להשתמש תהיה בסופו של דבר תלויה ברזולוציה וההגדלה הנדרשת ובקלות הכנת הדגימה.
