Kakšna je razlika med svetlobno mikroskopijo in elektronsko mikroskopijo?
Tipičen optični mikroskop uporablja vidno svetlobo za osvetlitev vzorca in vrsto steklenih leč za povečavo slike vzorca. Ker uporabljate svetlobo, lahko vzorec postavite pod mikroskop v okoliški zrak ali za nekatere aplikacije v majhno količino vode ali olja. Za sestavljeno svetlobno mikroskopijo običajno potrebujemo, da je vzorec tanek, ker želimo, da svetloba prehaja skozenj, da lahko vidimo notranje podrobnosti. To običajno pomeni rezanje delov vzorca, vendar je lahko debelina rezov, odvisno od vzorca, približno 1 do 20 mikronov. Pri stereo ali disekcijski svetlobni mikroskopiji te zahteve ni, ker običajno gledate le površino vzorca. Opazujte povečano sliko v optičnem mikroskopu skozi okularja,
Elektronski mikroskopi uporabljajo skrbno nadzorovan žarek elektronov kot obliko osvetlitve. Žarek nadzira in fokusira niz elektromagnetnih leč, ki so v bistvu močne elektromagnetne tuljave z osrednjo luknjo, skozi katero prehajajo elektroni. Leča nadzoruje svetlobni žarek, ki zadene vzorec, in tudi poveča sliko vzorca. Ker delate z elektronskim žarkom, mora biti celoten elektronski optični sistem v visokem vakuumu, kar pomeni, da mora biti vzorec primeren za vakuumsko okolje. V transmisijskem elektronskem mikroskopu (TEM) morajo elektroni preiti skozi vzorec, zato mora biti vzorec zelo tanek, manj kot 0,1 mikrona. Povečane slike si lahko ogledate na fluorescentnem zaslonu, lahko pa jih posnamete s kamero CCD, nameščeno pod ali nad zaslonom.
Vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je na nek način zelo podobna optičnemu disekcijskemu mikroskopu, saj zelo natančno opazujete površino vzorca, zato ni nujno, da je tanek. Pri SEM se vzorec skenira s fino fokusiranim elektronskim žarkom, zato mora biti vzorec sposoben prenesti visok vakuum in mora biti ustrezno prevoden. (To je zato, ker odlagate tok elektronov v vzorec in tok je treba odvesti stran.) Vzorci SEM so pogosto prevlečeni z zelo tanko prevleko iz ogljika ali kovine (kot je zlato ali krom), da postanejo prevodni.
Zgornji komentarji opisujejo razlike v fizični instrumentaciji in nisem niti omenil, da so elektronski mikroskopi večji in bolj zapleteni od svetlobnih mikroskopov. Toda glavna razlika med svetlobno in elektronsko mikroskopijo je ločljivost – zmožnost ločevanja zelo majhnih podrobnosti. Ločljivost je v končni fazi omejena z valovno dolžino svetlobe pri optični mikroskopiji in efektivno valovno dolžino žarka elektronov pri elektronski mikroskopiji. Ker je valovna dolžina vidne svetlobe približno v območju {{0}} nanometrov, je optimalna ločljivost optične mikroskopije približno 200 nanometrov (0. 2 mikrometra). Za TEM, ki deluje pri 200 kilovoltih, je valovna dolžina elektronskega žarka 0,0025 nanometra, dejanska ločljivost takšnega instrumenta je približno 0,2 nanometra ali tisočkrat boljša od optičnega mikroskopa. Napredni TEM-ji imajo lahko ločljivosti blizu 0,1 nanometra in številni TEM-ji lahko prikazujejo atome v pravilnih strukturah.
Ker je povečava preprosto razmerje med tem, kako je predmet videti očesu ali zaslonu v primerjavi z njegovo dejansko velikostjo, to pomeni, da ima zelo dober optični mikroskop največjo povečavo 1000-2000x in največjo razpoložljivo povečavo visoke kakovosti TEM je 1-2 milijonkrat. Za SEM obstaja veliko drugih dejavnikov, ki vplivajo na ločljivost, največja razpoložljiva povečava pa je verjetno okoli 300,000x.
Kot lahko vidite, obstaja veliko razlik med svetlobno in elektronsko mikroskopijo, pri čemer so glavne težave z ločljivostjo. Za praktične aplikacije bo izbira vrste instrumenta na koncu odvisna od zahtevane ločljivosti in povečave ter enostavnosti priprave vzorca.
