Zakaj je ločljivost elektronskega mikroskopa višja od ločljivosti optičnega mikroskopa?
Povečava optičnega mikroskopa je manjša kot pri elektronskem mikroskopu. Z optičnim mikroskopom lahko opazujemo samo mikroskopske strukture, kot so celice in kloroplasti, medtem ko lahko z elektronskim mikroskopom opazujemo submikroskopske strukture, torej strukturo organelov, virusov, bakterij itd.
Elektronski mikroskop projicira pospešen in agregiran elektronski žarek na zelo tanek vzorec, kjer elektroni trčijo z atomi v vzorcu, da spremenijo smer, kar povzroči tridimenzionalno kotno sipanje. Velikost kota sipanja je povezana z gostoto in debelino vzorca, zato lahko tvori slike z različnimi odtenki. Slike bodo po ojačanju in ostrenju prikazane na napravah za slikanje (kot so fluorescenčni zasloni, filmi in fotoobčutljive spojne komponente).
Zaradi zelo kratke de Brogliejeve valovne dolžine elektronov je ločljivost transmisijskega elektronskega mikroskopa veliko višja od ločljivosti optičnega mikroskopa, saj doseže 0.1-0,2 nm in povečavo od več deset tisoč do milijonov večkrat. Zato lahko z uporabo transmisijske elektronske mikroskopije opazujemo fino strukturo vzorcev in celo opazujemo strukturo samo ene vrste atomov, ki je desettisočkrat manjša od najmanjše strukture, opazovane z optično mikroskopijo. TEM je pomembna analitična metoda na številnih znanstvenih področjih, povezanih s fiziko in biologijo, kot so raziskave raka, virologija, znanost o materialih, pa tudi nanotehnologija, raziskave polprevodnikov itd.
Najvišja ločljivost optičnega mikroskopa
200 nanometrov. Ločljivost optičnega mikroskopa (z valovnimi dolžinami vidne svetlobe v razponu od 770 do 390 nanometrov) je tesno povezana z območjem ostrenja svetlobnega žarka. Leta 1870 je nemški fizik Ernst Abbe odkril.
Vidna svetloba je zaradi svojih valovnih značilnosti podvržena uklonu, zaradi česar se žarek ne more neskončno fokusirati. V skladu s tem Abbejevim zakonom je najmanjši premer za fokusiranje vidne svetlobe ena tretjina valovne dolžine svetlobnega vala.
To je 200 nanometrov. Že več kot stoletje je "Abbejeva meja" 200 nanometrov veljala za teoretično mejo ločljivosti optičnih mikroskopov in predmete, manjše od te velikosti, je treba opazovati z elektronskim mikroskopom ali tunelskim vrstičnim mikroskopom.
Numerična apertura, znana tudi kot razmerje zaslonke, skrajšano kot NA ali A, je glavni parameter leče in kondenzorja objektiva in je neposredno sorazmeren z ločljivostjo mikroskopa. Numerična apertura suhega objektiva je 0.05-0,95, numerična apertura objektiva, potopljenega v olje (cedrovo olje), pa 1,25.
Delovna razdalja se nanaša na razdaljo od sprednje leče leče objektiva do pokrovnega stekla vzorca, ko je opazovani vzorec najbolj jasen. Delovna razdalja objektiva je povezana z njegovo goriščno razdaljo. Daljša kot je goriščna razdalja leče objektiva, manjša je povečava in daljša je njena delovna razdalja.
Funkcija leče objektiva je, da prvič poveča preparat, in je najpomembnejša komponenta, ki določa delovanje mikroskopa – raven ločljivosti. Ločljivost je znana tudi kot ločljivost ali moč ločevanja. Velikost ločljivosti je izražena s številčno vrednostjo razdalje ločljivosti (najmanjša razdalja med dvema točkama objekta, ki ju je mogoče razlikovati).
Na čisti razdalji 25 cm lahko normalno človeško oko jasno vidi dva predmeta z razdaljo 0.073 mm. Ta vrednost 0,073 mm je razdalja ločljivosti normalnega človeškega očesa. Manjša kot je razdalja ločljivosti mikroskopa, večja je njegova ločljivost in boljše delovanje.
Povečava optičnega mikroskopa je manjša kot pri elektronskem mikroskopu. Z optičnim mikroskopom lahko opazujemo samo mikroskopske strukture, kot so celice in kloroplasti, medtem ko lahko z elektronskim mikroskopom opazujemo submikroskopske strukture, torej strukturo organelov, virusov, bakterij itd.
Elektronski mikroskop projicira pospešen in agregiran elektronski žarek na zelo tanek vzorec, kjer elektroni trčijo z atomi v vzorcu, da spremenijo smer, kar povzroči tridimenzionalno kotno sipanje. Velikost kota sipanja je povezana z gostoto in debelino vzorca, zato lahko tvori slike z različnimi odtenki. Slike bodo po ojačanju in ostrenju prikazane na napravah za slikanje (kot so fluorescenčni zasloni, filmi in fotoobčutljive spojne komponente).
Zaradi zelo kratke de Brogliejeve valovne dolžine elektronov je ločljivost transmisijskega elektronskega mikroskopa veliko višja od ločljivosti optičnega mikroskopa, saj doseže 0.1-0,2 nm in povečavo od več deset tisoč do milijonov večkrat. Zato lahko z uporabo transmisijske elektronske mikroskopije opazujemo fino strukturo vzorcev in celo opazujemo strukturo samo ene vrste atomov, ki je desettisočkrat manjša od najmanjše strukture, opazovane z optično mikroskopijo. TEM je pomembna analitična metoda na številnih znanstvenih področjih, povezanih s fiziko in biologijo, kot so raziskave raka, virologija, znanost o materialih, pa tudi nanotehnologija, raziskave polprevodnikov itd.
Najvišja ločljivost optičnega mikroskopa
200 nanometrov. Ločljivost optičnega mikroskopa (z valovnimi dolžinami vidne svetlobe v razponu od 770 do 390 nanometrov) je tesno povezana z območjem ostrenja svetlobnega žarka. Leta 1870 je nemški fizik Ernst Abbe odkril.
Vidna svetloba je zaradi svojih valovnih značilnosti podvržena uklonu, zaradi česar se žarek ne more neskončno fokusirati. V skladu s tem Abbejevim zakonom je najmanjši premer za fokusiranje vidne svetlobe ena tretjina valovne dolžine svetlobnega vala.
To je 200 nanometrov. Že več kot stoletje je "Abbejeva meja" 200 nanometrov veljala za teoretično mejo ločljivosti optičnih mikroskopov in predmete, manjše od te velikosti, je treba opazovati z elektronskim mikroskopom ali tunelskim vrstičnim mikroskopom.
Numerična apertura, znana tudi kot razmerje zaslonke, skrajšano kot NA ali A, je glavni parameter leče in kondenzorja objektiva in je neposredno sorazmeren z ločljivostjo mikroskopa. Numerična apertura suhega objektiva je 0.05-0,95, numerična apertura objektiva, potopljenega v olje (cedrovo olje), pa 1,25.
Delovna razdalja se nanaša na razdaljo od sprednje leče leče objektiva do pokrovnega stekla vzorca, ko je opazovani vzorec najbolj jasen. Delovna razdalja objektiva je povezana z njegovo goriščno razdaljo. Daljša kot je goriščna razdalja leče objektiva, manjša je povečava in daljša je njena delovna razdalja.
Funkcija leče objektiva je, da prvič poveča preparat, in je najpomembnejša komponenta, ki določa delovanje mikroskopa – raven ločljivosti. Ločljivost je znana tudi kot ločljivost ali moč ločevanja. Velikost ločljivosti je izražena s številčno vrednostjo razdalje ločljivosti (najmanjša razdalja med dvema točkama objekta, ki ju je mogoče razlikovati).
Na čisti razdalji 25 cm lahko normalno človeško oko jasno vidi dva predmeta z razdaljo 0.073 mm. Ta vrednost 0,073 mm je razdalja ločljivosti normalnega človeškega očesa. Manjša kot je razdalja ločljivosti mikroskopa, večja je njegova ločljivost in boljše delovanje.
