Hvorfor er oppløsningen til et elektronmikroskop høyere enn for et optisk mikroskop
Forstørrelsen til et optisk mikroskop er mindre enn for et elektronmikroskop. Et optisk mikroskop kan bare observere mikroskopiske strukturer som celler og kloroplaster, mens et elektronmikroskop kan observere submikroskopiske strukturer, det vil si strukturen til organeller, virus, bakterier osv.
Et elektronmikroskop projiserer en akselerert og aggregert elektronstråle på en veldig tynn prøve, der elektroner kolliderer med atomer i prøven for å endre retning, noe som resulterer i tredimensjonal vinkelspredning. Størrelsen på spredningsvinkelen er relatert til tettheten og tykkelsen på prøven, slik at den kan danne bilder med forskjellige nyanser. Bildene vil bli vist på bildeenheter (som fluorescerende skjermer, filmer og lysfølsomme koblingskomponenter) etter forsterkning og fokusering.
På grunn av den svært korte de Broglie-bølgelengden til elektroner, er oppløsningen til et transmisjonselektronmikroskop mye høyere enn for et optisk mikroskop, og når 0.1-0.2nm og forstørrelse på titusenvis til millioner av ganger. Derfor kan bruken av transmisjonselektronmikroskopi brukes til å observere den fine strukturen til prøver, og til og med for å observere strukturen til bare en rad med atomer, som er titusenvis av ganger mindre enn den minste strukturen observert av optisk mikroskopi. TEM er en viktig analytisk metode innen mange vitenskapelige felt knyttet til fysikk og biologi, som kreftforskning, virologi, materialvitenskap, samt nanoteknologi, halvlederforskning og så videre.
Den høyeste oppløsningen til et optisk mikroskop
200 nanometer. Oppløsningen til et optisk mikroskop (med synlig lys bølgelengder fra 770 til 390 nanometer) er nært knyttet til fokusområdet til den lysende strålen. På 1870-tallet oppdaget den tyske fysikeren Ernst Abbe.
Synlig lys, på grunn av dets bølgeegenskaper, gjennomgår diffraksjon, noe som gjør at strålen ikke kan fokusere uendelig. I henhold til denne Abbes lov er minimumsdiameteren for å fokusere synlig lys en tredjedel av bølgelengden til lysbølgen.
Det er 200 nanometer. I over et århundre har «Abbe-grensen» på 200 nanometer vært ansett som den teoretiske oppløsningsgrensen for optiske mikroskoper, og objekter som er mindre enn denne størrelsen må observeres ved hjelp av et elektronmikroskop eller tunnelskanningsmikroskop.
Numerisk blenderåpning, også kjent som blenderforhold, forkortet NA eller A, er hovedparameteren til objektivlinsen og kondensatoren, og er direkte proporsjonal med oppløsningen til mikroskopet. Den numeriske blenderåpningen til det tørre objektivet er 0.05-0.95, og den numeriske blenderåpningen til det oljenedsenkte objektivet (cedarolje) er 1,25.
Arbeidsavstand refererer til avstanden fra frontlinsen på objektivlinsen til dekkglasset på prøven når prøven som observeres er klarest. Arbeidsavstanden til objektivlinsen er relatert til brennvidden. Jo lengre brennvidden til objektivlinsen er, desto lavere er forstørrelsen og jo lengre arbeidsavstand.
Objektivets funksjon er å forstørre prøven for første gang, og det er den viktigste komponenten som bestemmer mikroskopets ytelse – oppløsningsnivået. Oppløsning er også kjent som oppløsning eller oppløsningskraft. Størrelsen på oppløsningen uttrykkes ved den numeriske verdien av oppløsningsavstanden (minste avstand mellom to objektpunkter som kan skilles).
På en klar avstand på 25 cm kan to gjenstander med en avstand på 0.073 mm tydelig ses av det normale menneskelige øyet. Denne verdien på 0,073 mm er oppløsningsavstanden til det normale menneskelige øyet. Jo mindre oppløsningsavstand et mikroskop har, jo høyere oppløsning og bedre ytelse.
Forstørrelsen til et optisk mikroskop er mindre enn for et elektronmikroskop. Et optisk mikroskop kan bare observere mikroskopiske strukturer som celler og kloroplaster, mens et elektronmikroskop kan observere submikroskopiske strukturer, det vil si strukturen til organeller, virus, bakterier osv.
Et elektronmikroskop projiserer en akselerert og aggregert elektronstråle på en veldig tynn prøve, der elektroner kolliderer med atomer i prøven for å endre retning, noe som resulterer i tredimensjonal vinkelspredning. Størrelsen på spredningsvinkelen er relatert til tettheten og tykkelsen på prøven, slik at den kan danne bilder med forskjellige nyanser. Bildene vil bli vist på bildeenheter (som fluorescerende skjermer, filmer og lysfølsomme koblingskomponenter) etter forsterkning og fokusering.
På grunn av den svært korte de Broglie-bølgelengden til elektroner, er oppløsningen til et transmisjonselektronmikroskop mye høyere enn for et optisk mikroskop, og når 0.1-0.2nm og forstørrelse på titusenvis til millioner av ganger. Derfor kan bruken av transmisjonselektronmikroskopi brukes til å observere den fine strukturen til prøver, og til og med for å observere strukturen til bare en rad med atomer, som er titusenvis av ganger mindre enn den minste strukturen observert av optisk mikroskopi. TEM er en viktig analytisk metode innen mange vitenskapelige felt knyttet til fysikk og biologi, som kreftforskning, virologi, materialvitenskap, samt nanoteknologi, halvlederforskning og så videre.
Den høyeste oppløsningen til et optisk mikroskop
200 nanometer. Oppløsningen til et optisk mikroskop (med synlig lys bølgelengder fra 770 til 390 nanometer) er nært knyttet til fokusområdet til den lysende strålen. På 1870-tallet oppdaget den tyske fysikeren Ernst Abbe.
Synlig lys, på grunn av dets bølgeegenskaper, gjennomgår diffraksjon, noe som gjør at strålen ikke kan fokusere uendelig. I henhold til denne Abbes lov er minimumsdiameteren for å fokusere synlig lys en tredjedel av bølgelengden til lysbølgen.
Det er 200 nanometer. I over et århundre har «Abbe-grensen» på 200 nanometer vært ansett som den teoretiske oppløsningsgrensen for optiske mikroskoper, og objekter som er mindre enn denne størrelsen må observeres ved hjelp av et elektronmikroskop eller tunnelskanningsmikroskop.
Numerisk blenderåpning, også kjent som blenderforhold, forkortet NA eller A, er hovedparameteren til objektivlinsen og kondensatoren, og er direkte proporsjonal med oppløsningen til mikroskopet. Den numeriske blenderåpningen til det tørre objektivet er 0.05-0.95, og den numeriske blenderåpningen til det oljenedsenkte objektivet (cedarolje) er 1,25.
Arbeidsavstand refererer til avstanden fra frontlinsen på objektivlinsen til dekkglasset på prøven når prøven som observeres er klarest. Arbeidsavstanden til objektivlinsen er relatert til brennvidden. Jo lengre brennvidden til objektivlinsen er, desto lavere er forstørrelsen og jo lengre arbeidsavstand.
Objektivets funksjon er å forstørre prøven for første gang, og det er den viktigste komponenten som bestemmer mikroskopets ytelse – oppløsningsnivået. Oppløsning er også kjent som oppløsning eller oppløsningskraft. Størrelsen på oppløsningen uttrykkes ved den numeriske verdien av oppløsningsavstanden (minste avstand mellom to objektpunkter som kan skilles).
På en klar avstand på 25 cm kan to gjenstander med en avstand på 0.073 mm tydelig ses av det normale menneskelige øyet. Denne verdien på 0,073 mm er oppløsningsavstanden til det normale menneskelige øyet. Jo mindre oppløsningsavstand et mikroskop har, jo høyere oppløsning og bedre ytelse.
