Kāpēc elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir augstāka nekā optiskā mikroskopa izšķirtspēja?
Optiskā mikroskopa palielinājums ir mazāks nekā elektronu mikroskopa palielinājums. Optiskais mikroskops var novērot tikai mikroskopiskas struktūras, piemēram, šūnas un hloroplastus, savukārt elektronu mikroskops var novērot submikroskopiskas struktūras, tas ir, organellu, vīrusu, baktēriju utt.
Elektronu mikroskops projicē paātrinātu un agregētu elektronu staru kūli ļoti plānā paraugā, kur elektroni saduras ar paraugā esošajiem atomiem, lai mainītu virzienu, kā rezultātā rodas trīsdimensiju leņķiskā izkliede. Izkliedes leņķa lielums ir saistīts ar parauga blīvumu un biezumu, tāpēc tas var veidot attēlus ar dažādiem toņiem. Pēc pastiprināšanas un fokusēšanas attēli tiks parādīti attēlveidošanas ierīcēs (piemēram, dienasgaismas ekrānos, filmās un gaismjutīgās savienojuma komponentēs).
Pateicoties ļoti īsajam elektronu de Broglie viļņa garumam, caurlaides elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir daudz augstāka nekā optiskajam mikroskopam, sasniedzot 0.1-0,2 nm un palielinājumu no desmitiem tūkstošu līdz miljoniem. reizes. Tāpēc, izmantojot transmisijas elektronu mikroskopiju, var novērot smalko paraugu struktūru un pat novērot tikai vienas atomu rindas struktūru, kas ir desmitiem tūkstošu reižu mazāka nekā mazākā optiskā mikroskopijas laikā novērotā struktūra. TEM ir svarīga analītiskā metode daudzās zinātnes jomās, kas saistītas ar fiziku un bioloģiju, piemēram, vēža pētniecībā, virusoloģijā, materiālu zinātnē, kā arī nanotehnoloģijā, pusvadītāju pētniecībā utt.
Optiskā mikroskopa augstākā izšķirtspēja
200 nanometri. Optiskā mikroskopa izšķirtspēja (ar redzamās gaismas viļņu garumu no 770 līdz 390 nanometriem) ir cieši saistīta ar apgaismojošā stara fokusa diapazonu. 1870. gados vācu fiziķis Ernsts Abbe atklāja.
Redzamā gaisma, pateicoties tās viļņu īpašībām, tiek pakļauta difrakcijai, padarot staru kūli nespējīgu fokusēties bezgalīgi. Saskaņā ar šo Abbe likumu minimālais diametrs redzamās gaismas fokusēšanai ir viena trešdaļa no gaismas viļņa viļņa garuma.
Tas ir 200 nanometri. Jau vairāk nekā gadsimtu par optisko mikroskopu teorētisko izšķirtspējas robežu tiek uzskatīta Abbe robeža, kas ir 200 nanometri, un objekti, kas ir mazāki par šo izmēru, ir jāievēro, izmantojot elektronu mikroskopu vai tuneļa skenēšanas mikroskopu.
Skaitliskā apertūra, kas pazīstama arī kā apertūras attiecība, saīsināti kā NA vai A, ir objektīva lēcas un kondensatora galvenais parametrs, un tas ir tieši proporcionāls mikroskopa izšķirtspējai. Sausā objektīva skaitliskā apertūra ir 0.05-0,95, un eļļā iegremdētā objektīva (ciedra eļļa) skaitliskā apertūra ir 1,25.
Darba attālums attiecas uz attālumu no objektīva lēcas priekšējās lēcas līdz parauga vāka stiklam, kad novērojamais paraugs ir visdzidrākais. Objektīva lēcas darbības attālums ir saistīts ar tā fokusa attālumu. Jo garāks ir objektīva fokusa attālums, jo mazāks palielinājums un garāks tā darbības attālums.
Objektīva lēcas funkcija ir pirmo reizi palielināt paraugu, un tā ir vissvarīgākā sastāvdaļa, kas nosaka mikroskopa veiktspēju - izšķirtspējas līmeni. Izšķirtspēju sauc arī par izšķirtspēju vai izšķirtspēju. Izšķirtspējas lielumu izsaka ar izšķirtspējas attāluma skaitlisko vērtību (minimālais attālums starp diviem objekta punktiem, ko var atšķirt).
25 cm brīvā attālumā parasta cilvēka acs var skaidri redzēt divus objektus, kuru attālums ir 0.073 mm. Šī vērtība 0,073 mm ir normālas cilvēka acs izšķirtspējas attālums. Jo mazāks ir mikroskopa izšķirtspējas attālums, jo augstāka ir tā izšķirtspēja un labāka veiktspēja.
Optiskā mikroskopa palielinājums ir mazāks nekā elektronu mikroskopa palielinājums. Optiskais mikroskops var novērot tikai mikroskopiskas struktūras, piemēram, šūnas un hloroplastus, savukārt elektronu mikroskops var novērot submikroskopiskas struktūras, tas ir, organellu, vīrusu, baktēriju utt.
Elektronu mikroskops projicē paātrinātu un agregētu elektronu staru kūli ļoti plānā paraugā, kur elektroni saduras ar paraugā esošajiem atomiem, lai mainītu virzienu, kā rezultātā rodas trīsdimensiju leņķiskā izkliede. Izkliedes leņķa lielums ir saistīts ar parauga blīvumu un biezumu, tāpēc tas var veidot attēlus ar dažādiem toņiem. Pēc pastiprināšanas un fokusēšanas attēli tiks parādīti attēlveidošanas ierīcēs (piemēram, dienasgaismas ekrānos, filmās un gaismjutīgās savienojuma komponentēs).
Pateicoties ļoti īsajam elektronu de Broglie viļņa garumam, caurlaides elektronu mikroskopa izšķirtspēja ir daudz augstāka nekā optiskajam mikroskopam, sasniedzot 0.1-0,2 nm un palielinājumu no desmitiem tūkstošu līdz miljoniem. reizes. Tāpēc, izmantojot transmisijas elektronu mikroskopiju, var novērot smalko paraugu struktūru un pat novērot tikai vienas atomu rindas struktūru, kas ir desmitiem tūkstošu reižu mazāka nekā mazākā optiskā mikroskopijas laikā novērotā struktūra. TEM ir svarīga analītiskā metode daudzās zinātnes jomās, kas saistītas ar fiziku un bioloģiju, piemēram, vēža pētniecībā, virusoloģijā, materiālu zinātnē, kā arī nanotehnoloģijā, pusvadītāju pētniecībā utt.
Optiskā mikroskopa augstākā izšķirtspēja
200 nanometri. Optiskā mikroskopa izšķirtspēja (ar redzamās gaismas viļņu garumu no 770 līdz 390 nanometriem) ir cieši saistīta ar apgaismojošā stara fokusa diapazonu. 1870. gados vācu fiziķis Ernsts Abbe atklāja.
Redzamā gaisma, pateicoties tās viļņu īpašībām, tiek pakļauta difrakcijai, padarot staru kūli nespējīgu fokusēties bezgalīgi. Saskaņā ar šo Abbe likumu minimālais diametrs redzamās gaismas fokusēšanai ir viena trešdaļa no gaismas viļņa viļņa garuma.
Tas ir 200 nanometri. Jau vairāk nekā gadsimtu par optisko mikroskopu teorētisko izšķirtspējas robežu tiek uzskatīta Abbe robeža, kas ir 200 nanometri, un objekti, kas ir mazāki par šo izmēru, ir jāievēro, izmantojot elektronu mikroskopu vai tuneļa skenēšanas mikroskopu.
Skaitliskā apertūra, kas pazīstama arī kā apertūras attiecība, saīsināti kā NA vai A, ir objektīva lēcas un kondensatora galvenais parametrs, un tas ir tieši proporcionāls mikroskopa izšķirtspējai. Sausā objektīva skaitliskā apertūra ir 0.05-0,95, un eļļā iegremdētā objektīva (ciedra eļļa) skaitliskā apertūra ir 1,25.
Darba attālums attiecas uz attālumu no objektīva lēcas priekšējās lēcas līdz parauga vāka stiklam, kad novērojamais paraugs ir visdzidrākais. Objektīva lēcas darbības attālums ir saistīts ar tā fokusa attālumu. Jo garāks ir objektīva fokusa attālums, jo mazāks palielinājums un garāks tā darbības attālums.
Objektīva lēcas funkcija ir pirmo reizi palielināt paraugu, un tā ir vissvarīgākā sastāvdaļa, kas nosaka mikroskopa veiktspēju - izšķirtspējas līmeni. Izšķirtspēju sauc arī par izšķirtspēju vai izšķirtspēju. Izšķirtspējas lielumu izsaka ar izšķirtspējas attāluma skaitlisko vērtību (minimālais attālums starp diviem objekta punktiem, ko var atšķirt).
25 cm brīvā attālumā parasta cilvēka acs var skaidri redzēt divus objektus, kuru attālums ir 0.073 mm. Šī vērtība 0,073 mm ir normālas cilvēka acs izšķirtspējas attālums. Jo mazāks ir mikroskopa izšķirtspējas attālums, jo augstāka ir tā izšķirtspēja un labāka veiktspēja.
