מדוע הרזולוציה של מיקרוסקופ אלקטרונים גבוהה מזו של מיקרוסקופ אופטי
ההגדלה של מיקרוסקופ אופטי קטנה מזו של מיקרוסקופ אלקטרונים. מיקרוסקופ אופטי יכול לצפות רק במבנים מיקרוסקופיים כמו תאים וכלורופלסטים, בעוד שמיקרוסקופ אלקטרוני יכול לצפות במבנים תת-מיקרוסקופיים, כלומר במבנה של אברונים, וירוסים, חיידקים וכו'.
מיקרוסקופ אלקטרונים מקרין אלומת אלקטרונים מואצת ומצטברת על דגימה דקה מאוד, שבה אלקטרונים מתנגשים באטומים בדגימה כדי לשנות כיוון, וכתוצאה מכך לפיזור זוויתי תלת מימדי. גודל זווית הפיזור קשור לצפיפות ולעובי הדגימה, כך שהיא יכולה ליצור תמונות עם גוונים שונים. התמונות יוצגו במכשירי הדמיה (כגון מסכי פלורסנט, סרטים ורכיבי צימוד רגישים לאור) לאחר הגברה ומיקוד.
בשל אורך הגל הקצר מאוד של אלקטרונים של דה ברולי, הרזולוציה של מיקרוסקופ אלקטרונים תמסורת גבוהה בהרבה מזו של מיקרוסקופ אופטי, ומגיעה ל-0.1-0.2nm והגדלה של עשרות אלפים עד מיליונים של פעמים. לפיכך, ניתן להשתמש במיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת כדי לצפות במבנה העדין של דגימות, ואף כדי לצפות במבנה של שורת אטומים אחת בלבד, הקטן עשרות אלפי מונים מהמבנה הקטן ביותר שנצפה במיקרוסקופיה אופטית. TEM היא שיטה אנליטית חשובה בתחומים מדעיים רבים הקשורים לפיזיקה וביולוגיה, כגון חקר סרטן, וירולוגיה, מדעי החומרים, כמו גם ננוטכנולוגיה, חקר מוליכים למחצה וכו'.
הרזולוציה הגבוהה ביותר של מיקרוסקופ אופטי
200 ננומטר. הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי (עם אורכי גל של אור נראה הנעים בין 770 ל-390 ננומטר) קשורה קשר הדוק לטווח המיקוד של האלומה המאירה. בשנות ה-70 גילה הפיזיקאי הגרמני ארנסט אבה.
האור הנראה, בשל מאפייני הגל שלו, עובר עקיפה, מה שהופך את האלומה לא מסוגלת להתמקד עד אינסוף. לפי חוק אב זה, הקוטר המינימלי למיקוד האור הנראה הוא שליש מאורך הגל של גל האור.
זה 200 ננומטר. במשך למעלה ממאה שנה, "גבול Abbe" של 200 ננומטר נחשב למגבלת הרזולוציה התיאורטית של מיקרוסקופים אופטיים, ויש לצפות בחפצים קטנים מגודל זה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים או מיקרוסקופ סריקת מנהרה.
צמצם מספרי, המכונה גם יחס צמצם, המקוצר כ-NA או A, הוא הפרמטר העיקרי של עדשת האובייקט והמעבה, והוא עומד ביחס ישר לרזולוציית המיקרוסקופ. הצמצם המספרי של המטרה היבשה הוא 0.05-0.95, והפתח המספרי של המטרה הטבולה בשמן (שמן ארז) הוא 1.25.
מרחק עבודה מתייחס למרחק מהעדשה הקדמית של עדשת המטרה לזכוכית הכיסוי של הדגימה כאשר הדגימה הנצפה היא הברורה ביותר. מרחק העבודה של עדשת המטרה קשור לאורך המוקד שלה. ככל שאורך המוקד של עדשת המטרה יהיה ארוך יותר, כך ההגדלה נמוכה יותר ומרחק העבודה שלה ארוך יותר.
תפקידה של עדשת האובייקטיבית הוא להגדיל את הדגימה בפעם הראשונה, וזהו המרכיב החשוב ביותר שקובע את ביצועי המיקרוסקופ – רמת הרזולוציה. רזולוציה ידועה גם כרזולוציה או כוח פתרון. גודל הרזולוציה מתבטא בערך המספרי של מרחק הרזולוציה (המרחק המינימלי בין שתי נקודות אובייקט שניתן להבחין בהן).
במרחק ברור של 25 ס"מ, שני עצמים במרחק של 0.0 73 מ"מ ניתן לראות בבירור על ידי העין האנושית הרגילה. ערך זה של 0.073 מ"מ הוא מרחק הרזולוציה של העין האנושית הרגילה. ככל שמרחק הרזולוציה של מיקרוסקופ קטן יותר, כך הרזולוציה שלו גבוהה יותר וביצועיו טובים יותר.
ההגדלה של מיקרוסקופ אופטי קטנה מזו של מיקרוסקופ אלקטרונים. מיקרוסקופ אופטי יכול לצפות רק במבנים מיקרוסקופיים כמו תאים וכלורופלסטים, בעוד שמיקרוסקופ אלקטרוני יכול לצפות במבנים תת-מיקרוסקופיים, כלומר במבנה של אברונים, וירוסים, חיידקים וכו'.
מיקרוסקופ אלקטרונים מקרין אלומת אלקטרונים מואצת ומצטברת על דגימה דקה מאוד, שבה אלקטרונים מתנגשים באטומים בדגימה כדי לשנות כיוון, וכתוצאה מכך לפיזור זוויתי תלת מימדי. גודל זווית הפיזור קשור לצפיפות ולעובי הדגימה, כך שהיא יכולה ליצור תמונות עם גוונים שונים. התמונות יוצגו במכשירי הדמיה (כגון מסכי פלורסנט, סרטים ורכיבי צימוד רגישים לאור) לאחר הגברה ומיקוד.
בשל אורך הגל הקצר מאוד של אלקטרונים של דה ברולי, הרזולוציה של מיקרוסקופ אלקטרונים תמסורת גבוהה בהרבה מזו של מיקרוסקופ אופטי, ומגיעה ל-0.1-0.2nm והגדלה של עשרות אלפים עד מיליונים של פעמים. לפיכך, ניתן להשתמש במיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת כדי לצפות במבנה העדין של דגימות, ואף כדי לצפות במבנה של שורת אטומים אחת בלבד, הקטן עשרות אלפי מונים מהמבנה הקטן ביותר שנצפה במיקרוסקופיה אופטית. TEM היא שיטה אנליטית חשובה בתחומים מדעיים רבים הקשורים לפיזיקה וביולוגיה, כגון חקר סרטן, וירולוגיה, מדעי החומרים, כמו גם ננוטכנולוגיה, חקר מוליכים למחצה וכו'.
הרזולוציה הגבוהה ביותר של מיקרוסקופ אופטי
200 ננומטר. הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי (עם אורכי גל של אור נראה הנעים בין 770 ל-390 ננומטר) קשורה קשר הדוק לטווח המיקוד של האלומה המאירה. בשנות ה-70 גילה הפיזיקאי הגרמני ארנסט אבה.
האור הנראה, בשל מאפייני הגל שלו, עובר עקיפה, מה שהופך את האלומה לא מסוגלת להתמקד עד אינסוף. לפי חוק אב זה, הקוטר המינימלי למיקוד האור הנראה הוא שליש מאורך הגל של גל האור.
זה 200 ננומטר. במשך למעלה ממאה שנה, "גבול Abbe" של 200 ננומטר נחשב למגבלת הרזולוציה התיאורטית של מיקרוסקופים אופטיים, ויש לצפות בחפצים קטנים מגודל זה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים או מיקרוסקופ סריקת מנהרה.
צמצם מספרי, המכונה גם יחס צמצם, המקוצר כ-NA או A, הוא הפרמטר העיקרי של עדשת האובייקט והמעבה, והוא עומד ביחס ישר לרזולוציית המיקרוסקופ. הצמצם המספרי של המטרה היבשה הוא 0.05-0.95, והפתח המספרי של המטרה הטבולה בשמן (שמן ארז) הוא 1.25.
מרחק עבודה מתייחס למרחק מהעדשה הקדמית של עדשת המטרה לזכוכית הכיסוי של הדגימה כאשר הדגימה הנצפה היא הברורה ביותר. מרחק העבודה של עדשת המטרה קשור לאורך המוקד שלה. ככל שאורך המוקד של עדשת המטרה יהיה ארוך יותר, כך ההגדלה נמוכה יותר ומרחק העבודה שלה ארוך יותר.
תפקידה של עדשת האובייקטיבית הוא להגדיל את הדגימה בפעם הראשונה, וזהו המרכיב החשוב ביותר שקובע את ביצועי המיקרוסקופ – רמת הרזולוציה. רזולוציה ידועה גם כרזולוציה או כוח פתרון. גודל הרזולוציה מתבטא בערך המספרי של מרחק הרזולוציה (המרחק המינימלי בין שתי נקודות אובייקט שניתן להבחין בהן).
במרחק ברור של 25 ס"מ, שני עצמים במרחק של 0.0 73 מ"מ ניתן לראות בבירור על ידי העין האנושית הרגילה. ערך זה של 0.073 מ"מ הוא מרחק הרזולוציה של העין האנושית הרגילה. ככל שמרחק הרזולוציה של מיקרוסקופ קטן יותר, כך הרזולוציה שלו גבוהה יותר וביצועיו טובים יותר.
