Koja je razlika između svjetlosne i elektronske mikroskopije?
Tipičan optički mikroskop koristi vidljivu svjetlost za osvjetljavanje uzorka i niz staklenih sočiva za povećanje slike uzorka. Budući da koristite svjetlo, uzorak možete staviti pod mikroskop u okolni zrak, ili za neke primjene, u malu količinu vode ili ulja. Za složenu svjetlosnu mikroskopiju obično nam je potrebno da uzorak bude tanak jer želimo da svjetlost prođe kroz njega kako bismo mogli vidjeti unutrašnje detalje. To obično znači rezanje dijelova uzorka, ali ovisno o uzorku, debljina sekcija može biti oko 1 do 20 mikrona. Kod stereo ili secirajuće svjetlosne mikroskopije ne postoji takav zahtjev jer obično samo gledate u površinu uzorka. Promatrajte uvećanu sliku u optičkom mikroskopu kroz okulare,
Elektronski mikroskopi koriste pažljivo kontrolirani snop elektrona kao oblik osvjetljenja. Snop se kontroliše i fokusira pomoću niza elektromagnetnih sočiva, koje su u suštini moćne elektromagnetne zavojnice sa centralnom rupom kroz koju prolaze elektroni. Objektiv kontrolira svjetlosni snop koji pogađa uzorak i također povećava sliku uzorka. Budući da radite sa elektronskim snopom, cijeli elektronski optički sistem mora biti u visokom vakuumu, što znači da uzorak mora biti prikladan za vakuumsko okruženje. U transmisionom elektronskom mikroskopu (TEM), elektroni moraju proći kroz uzorak, tako da uzorak mora biti vrlo tanak, manji od 0.1 mikrona. Uvećane slike se gledaju na fluorescentnom ekranu, ali se mogu snimiti CCD kamerom postavljenom ispod ili iznad ekrana.
Skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) je na neki način vrlo slična optičkom mikroskopu za seciranje, po tome što vrlo pažljivo gledate u površinu uzorka, tako da ne mora biti tanak. U SEM, uzorak se skenira fino fokusiranim elektronskim snopom, tako da uzorak mora biti u stanju izdržati visoki vakuum i mora biti razumno provodljiv. (To je zato što bacate tok elektrona u uzorak, a struja se mora odvesti.) SEM uzorci su često obloženi vrlo tankim slojem ugljika ili metala (kao što je zlato ili hrom) kako bi bili provodljivi.
Komentari iznad opisuju razlike u fizičkoj instrumentaciji, a nisam ni spomenuo da su elektronski mikroskopi veći i složeniji od svjetlosnih mikroskopa. Ali glavna razlika između svjetlosne i elektronske mikroskopije je rezolucija – sposobnost rješavanja vrlo malih detalja. Rezolucija je konačno ograničena talasnom dužinom svetlosti u optičkoj mikroskopiji i efektivnom talasnom dužinom elektronskog snopa u elektronskoj mikroskopiji. Budući da je talasna dužina vidljive svjetlosti približno u rasponu od {{0}} nanometara, optimalna rezolucija optičke mikroskopije je približno 200 nanometra (0. 2 mikrometra). Za TEM koji radi na 200 kilovolti, talasna dužina elektronskog snopa je 0,0025 nanometara, stvarna rezolucija takvog instrumenta je oko 0,2 nanometra, ili hiljadu puta bolja od optičkog mikroskopa. Napredni TEM-ovi mogu imati rezolucije blizu 0,1 nanometara, a mnogi TEM-ovi mogu slikati atome u regularnim strukturama.
Budući da je uvećanje jednostavno omjer izgleda objekta oku ili ekranu u odnosu na njegovu stvarnu veličinu, to znači da vrlo dobar optički mikroskop ima maksimalno povećanje od 1000-2000x i maksimalno dostupno povećanje visokog kvaliteta TEM je 1-2 miliona puta. Za SEM, postoji mnogo drugih faktora koji utiču na rezoluciju, a maksimalno dostupno uvećanje je vjerovatno oko 300,000x.
Kao što vidite, zaista postoje mnoge razlike između svjetlosne i elektronske mikroskopije, pri čemu su problemi rezolucije glavni. Za praktične primjene, izbor vrste instrumenta za korištenje ovisit će o potrebnoj rezoluciji i povećanju i jednostavnosti pripreme uzorka.
