Zašto je rezolucija elektronskog mikroskopa veća od rezolucije optičkog mikroskopa
Uvećanje optičkog mikroskopa je manje nego kod elektronskog mikroskopa. Optički mikroskop može promatrati samo mikroskopske strukture kao što su stanice i kloroplasti, dok elektronski mikroskop može promatrati submikroskopske strukture, odnosno strukturu organela, virusa, bakterija itd.
Elektronski mikroskop projektuje ubrzani i agregirani snop elektrona na vrlo tanak uzorak, gdje se elektroni sudaraju s atomima u uzorku kako bi promijenili smjer, što rezultira trodimenzionalnim kutnim raspršivanjem. Veličina ugla raspršenja je povezana sa gustinom i debljinom uzorka, tako da može formirati slike različitih nijansi. Slike će biti prikazane na uređajima za obradu slike (kao što su fluorescentni ekrani, filmovi i fotoosetljive spojne komponente) nakon pojačanja i fokusiranja.
Zbog veoma kratke de Broglie talasne dužine elektrona, rezolucija transmisionog elektronskog mikroskopa je mnogo veća od one optičkog mikroskopa, dostižući 0.1-0.2nm i uvećanje od desetina hiljada do miliona vremena. Stoga se korištenje transmisione elektronske mikroskopije može koristiti za promatranje fine strukture uzoraka, pa čak i za promatranje strukture samo jednog reda atoma, koji je desetine hiljada puta manji od najmanje strukture uočene optičkom mikroskopijom. TEM je važna analitička metoda u mnogim naučnim oblastima vezanim za fiziku i biologiju, kao što su istraživanje raka, virologija, nauka o materijalima, kao i nanotehnologija, istraživanje poluprovodnika, itd.
Najveća rezolucija optičkog mikroskopa
200 nanometara. Rezolucija optičkog mikroskopa (sa talasnim dužinama vidljive svetlosti u rasponu od 770 do 390 nanometara) usko je povezana sa opsegom fokusiranja svetlosnog snopa. 1870-ih je otkrio njemački fizičar Ernst Abbe.
Vidljiva svjetlost, zbog svojih valnih karakteristika, podliježe difrakciji, zbog čega se snop ne može beskonačno fokusirati. Prema ovom Abbeovom zakonu, minimalni prečnik za fokusiranje vidljive svetlosti je jedna trećina talasne dužine svetlosnog talasa.
To je 200 nanometara. Više od jednog stoljeća, "Abbeova granica" od 200 nanometara se smatra teorijskom granicom rezolucije optičkih mikroskopa, a objekti manji od ove veličine moraju se promatrati pomoću elektronskog mikroskopa ili tunelskog skenirajućeg mikroskopa.
Numerički otvor blende, poznat i kao odnos otvora blende, skraćeno NA ili A, glavni je parametar objektiva i kondenzatora i direktno je proporcionalan rezoluciji mikroskopa. Numerički otvor suvog objektiva je 0.05-0.95, a numerički otvor objektiva uronjenog u ulje (kedrovo ulje) je 1,25.
Radna udaljenost se odnosi na udaljenost od prednjeg sočiva objektiva do pokrovnog stakla uzorka kada je uzorak koji se posmatra najjasniji. Radna udaljenost sočiva objektiva povezana je sa njegovom žižnom daljinom. Što je veća žižna daljina sočiva objektiva, to je manje povećanje i veća je njegova radna udaljenost.
Funkcija sočiva objektiva je da prvi put uveća uzorak, a to je najvažnija komponenta koja određuje performanse mikroskopa – nivo rezolucije. Rezolucija je poznata i kao rezolucija ili moć razlučivanja. Veličina rezolucije je izražena numeričkom vrijednošću udaljenosti rezolucije (minimalna udaljenost između dvije točke objekta koje se mogu razlikovati).
Na čistoj udaljenosti od 25 cm, normalno ljudsko oko može jasno vidjeti dva objekta sa udaljenosti od 0.073 mm. Ova vrijednost od 0,073 mm je rezolucijska udaljenost normalnog ljudskog oka. Što je rezolucijska udaljenost mikroskopa manja, to je veća njegova rezolucija i bolje performanse.
Uvećanje optičkog mikroskopa je manje nego kod elektronskog mikroskopa. Optički mikroskop može promatrati samo mikroskopske strukture kao što su stanice i kloroplasti, dok elektronski mikroskop može promatrati submikroskopske strukture, odnosno strukturu organela, virusa, bakterija itd.
Elektronski mikroskop projektuje ubrzani i agregirani snop elektrona na vrlo tanak uzorak, gdje se elektroni sudaraju s atomima u uzorku kako bi promijenili smjer, što rezultira trodimenzionalnim kutnim raspršivanjem. Veličina ugla raspršenja je povezana sa gustinom i debljinom uzorka, tako da može formirati slike različitih nijansi. Slike će biti prikazane na uređajima za obradu slike (kao što su fluorescentni ekrani, filmovi i fotoosetljive spojne komponente) nakon pojačanja i fokusiranja.
Zbog veoma kratke de Broglie talasne dužine elektrona, rezolucija transmisionog elektronskog mikroskopa je mnogo veća od one optičkog mikroskopa, dostižući 0.1-0.2nm i uvećanje od desetina hiljada do miliona vremena. Stoga se korištenje transmisione elektronske mikroskopije može koristiti za promatranje fine strukture uzoraka, pa čak i za promatranje strukture samo jednog reda atoma, koji je desetine hiljada puta manji od najmanje strukture uočene optičkom mikroskopijom. TEM je važna analitička metoda u mnogim naučnim oblastima vezanim za fiziku i biologiju, kao što su istraživanje raka, virologija, nauka o materijalima, kao i nanotehnologija, istraživanje poluprovodnika, itd.
Najveća rezolucija optičkog mikroskopa
200 nanometara. Rezolucija optičkog mikroskopa (sa talasnim dužinama vidljive svetlosti u rasponu od 770 do 390 nanometara) usko je povezana sa opsegom fokusiranja svetlosnog snopa. 1870-ih je otkrio njemački fizičar Ernst Abbe.
Vidljiva svjetlost, zbog svojih valnih karakteristika, podliježe difrakciji, zbog čega se snop ne može beskonačno fokusirati. Prema ovom Abbeovom zakonu, minimalni prečnik za fokusiranje vidljive svetlosti je jedna trećina talasne dužine svetlosnog talasa.
To je 200 nanometara. Više od jednog stoljeća, "Abbeova granica" od 200 nanometara se smatra teorijskom granicom rezolucije optičkih mikroskopa, a objekti manji od ove veličine moraju se promatrati pomoću elektronskog mikroskopa ili tunelskog skenirajućeg mikroskopa.
Numerički otvor blende, poznat i kao odnos otvora blende, skraćeno NA ili A, glavni je parametar objektiva i kondenzatora i direktno je proporcionalan rezoluciji mikroskopa. Numerički otvor suvog objektiva je 0.05-0.95, a numerički otvor objektiva uronjenog u ulje (kedrovo ulje) je 1,25.
Radna udaljenost se odnosi na udaljenost od prednjeg sočiva objektiva do pokrovnog stakla uzorka kada je uzorak koji se posmatra najjasniji. Radna udaljenost sočiva objektiva povezana je sa njegovom žižnom daljinom. Što je veća žižna daljina sočiva objektiva, to je manje povećanje i veća je njegova radna udaljenost.
Funkcija sočiva objektiva je da prvi put uveća uzorak, a to je najvažnija komponenta koja određuje performanse mikroskopa – nivo rezolucije. Rezolucija je poznata i kao rezolucija ili moć razlučivanja. Veličina rezolucije je izražena numeričkom vrijednošću udaljenosti rezolucije (minimalna udaljenost između dvije točke objekta koje se mogu razlikovati).
Na čistoj udaljenosti od 25 cm, normalno ljudsko oko može jasno vidjeti dva objekta sa udaljenosti od 0.073 mm. Ova vrijednost od 0,073 mm je rezolucijska udaljenost normalnog ljudskog oka. Što je rezolucijska udaljenost mikroskopa manja, to je veća njegova rezolucija i bolje performanse.
