Miks on elektronmikroskoobi lahutusvõime kõrgem kui optilisel mikroskoobil
Optilise mikroskoobi suurendus on väiksem kui elektronmikroskoobil. Optiline mikroskoop suudab jälgida ainult mikroskoopilisi struktuure, nagu rakud ja kloroplastid, samas kui elektronmikroskoop suudab jälgida submikroskoopilisi struktuure, st organellide, viiruste, bakterite jne struktuuri.
Elektronmikroskoop projitseerib kiirendatud ja agregeeritud elektronkiire väga õhukesele proovile, kus elektronid põrkuvad proovis olevate aatomitega, et muuta suunda, mille tulemuseks on kolmemõõtmeline nurkhajumine. Hajumisnurga suurus on seotud proovi tiheduse ja paksusega, nii et see võib moodustada erineva varjundiga kujutisi. Pärast võimendamist ja teravustamist kuvatakse kujutised pildindusseadmetel (nagu fluorestseeruvad ekraanid, filmid ja valgustundlikud ühenduskomponendid).
Elektronide väga lühikese de Broglie lainepikkuse tõttu on läbilaskeelektronmikroskoobi lahutusvõime palju kõrgem kui optilisel mikroskoobil, ulatudes 0.1-0,2 nm-ni ja suurendusega kümneid tuhandeid kuni miljoneid kordadest. Seetõttu saab transmissioonielektronmikroskoopia abil vaadelda proovide peenstruktuuri ja isegi ainult ühe aatomirea struktuuri, mis on kümneid tuhandeid kordi väiksem optilise mikroskoopiaga vaadeldud väikseimast struktuurist. TEM on oluline analüütiline meetod paljudes füüsika ja bioloogiaga seotud teadusvaldkondades, nagu vähiuuringud, viroloogia, materjaliteadus, aga ka nanotehnoloogia, pooljuhtide uurimine jne.
Optilise mikroskoobi kõrgeim eraldusvõime
200 nanomeetrit. Optilise mikroskoobi eraldusvõime (nähtava valguse lainepikkusega 770–390 nanomeetrit) on tihedalt seotud valgustuskiire fookuskaugusega. 1870. aastatel avastas saksa füüsik Ernst Abbe.
Nähtav valgus oma laineomaduste tõttu läbib difraktsiooni, mistõttu kiir ei suuda lõpmatult fokusseerida. Selle Abbe seaduse kohaselt on nähtava valguse fokuseerimise minimaalne läbimõõt üks kolmandik valguslaine lainepikkusest.
See on 200 nanomeetrit. Üle sajandi on optiliste mikroskoopide teoreetiliseks eraldusvõime piiriks peetud "Abbe piiri" 200 nanomeetrit ja sellest väiksemaid objekte tuleb jälgida elektronmikroskoobi või tunneliskaneeriva mikroskoobi abil.
Numbriline ava, tuntud ka kui ava suhe, lühendatult NA või A, on objektiiviläätse ja kondensaatori peamine parameeter ning on otseselt võrdeline mikroskoobi eraldusvõimega. Kuiva objektiivi arvuline ava on 0.05-0,95 ja õlisse sukeldatud objektiivi (seedriõli) arvuline ava on 1,25.
Töökaugus viitab kaugusele objektiiviläätse eesmisest läätsest proovi katteklaasini, kui vaadeldav proov on kõige selgem. Objektiivi töökaugus on seotud selle fookuskaugusega. Mida pikem on objektiivi fookuskaugus, seda väiksem on suurendus ja seda pikem on selle töökaugus.
Objektiivi funktsioon on näidise esmakordne suurendamine ja see on kõige olulisem komponent, mis määrab mikroskoobi jõudluse – eraldusvõime taseme. Eraldusvõimet tuntakse ka kui eraldusvõimet või lahutusvõimet. Eraldusvõime suurust väljendatakse eraldusvõime kauguse (minimaalne kaugus kahe objekti punkti vahel, mida saab eristada) arvväärtus.
25 cm kaugusel on kaks objekti, mille vahemaa on 0.073 mm, on tavalise inimsilm jaoks selgelt nähtavad. See väärtus 0,073 mm on normaalse inimsilma eraldusvõime kaugus. Mida väiksem on mikroskoobi eraldusvõime kaugus, seda suurem on selle eraldusvõime ja parem jõudlus.
Optilise mikroskoobi suurendus on väiksem kui elektronmikroskoobil. Optiline mikroskoop suudab jälgida ainult mikroskoopilisi struktuure, nagu rakud ja kloroplastid, samas kui elektronmikroskoop suudab jälgida submikroskoopilisi struktuure, st organellide, viiruste, bakterite jne struktuuri.
Elektronmikroskoop projitseerib kiirendatud ja agregeeritud elektronkiire väga õhukesele proovile, kus elektronid põrkuvad proovis olevate aatomitega, et muuta suunda, mille tulemuseks on kolmemõõtmeline nurkhajumine. Hajumisnurga suurus on seotud proovi tiheduse ja paksusega, nii et see võib moodustada erineva varjundiga kujutisi. Pärast võimendamist ja teravustamist kuvatakse kujutised pildindusseadmetel (nagu fluorestseeruvad ekraanid, filmid ja valgustundlikud ühenduskomponendid).
Elektronide väga lühikese de Broglie lainepikkuse tõttu on läbilaskeelektronmikroskoobi lahutusvõime palju kõrgem kui optilisel mikroskoobil, ulatudes 0.1-0,2 nm-ni ja suurendusega kümneid tuhandeid kuni miljoneid kordadest. Seetõttu saab transmissioonielektronmikroskoopia abil vaadelda proovide peenstruktuuri ja isegi ainult ühe aatomirea struktuuri, mis on kümneid tuhandeid kordi väiksem optilise mikroskoopiaga vaadeldud väikseimast struktuurist. TEM on oluline analüütiline meetod paljudes füüsika ja bioloogiaga seotud teadusvaldkondades, nagu vähiuuringud, viroloogia, materjaliteadus, aga ka nanotehnoloogia, pooljuhtide uurimine jne.
Optilise mikroskoobi kõrgeim eraldusvõime
200 nanomeetrit. Optilise mikroskoobi eraldusvõime (nähtava valguse lainepikkusega 770–390 nanomeetrit) on tihedalt seotud valgustuskiire fookuskaugusega. 1870. aastatel avastas saksa füüsik Ernst Abbe.
Nähtav valgus oma laineomaduste tõttu läbib difraktsiooni, mistõttu kiir ei suuda lõpmatult fokusseerida. Selle Abbe seaduse kohaselt on nähtava valguse fokuseerimise minimaalne läbimõõt üks kolmandik valguslaine lainepikkusest.
See on 200 nanomeetrit. Üle sajandi on optiliste mikroskoopide teoreetiliseks eraldusvõime piiriks peetud "Abbe piiri" 200 nanomeetrit ja sellest väiksemaid objekte tuleb jälgida elektronmikroskoobi või tunneliskaneeriva mikroskoobi abil.
Numbriline ava, tuntud ka kui ava suhe, lühendatult NA või A, on objektiiviläätse ja kondensaatori peamine parameeter ning on otseselt võrdeline mikroskoobi eraldusvõimega. Kuiva objektiivi arvuline ava on 0.05-0,95 ja õlisse sukeldatud objektiivi (seedriõli) arvuline ava on 1,25.
Töökaugus viitab kaugusele objektiiviläätse eesmisest läätsest proovi katteklaasini, kui vaadeldav proov on kõige selgem. Objektiivi töökaugus on seotud selle fookuskaugusega. Mida pikem on objektiivi fookuskaugus, seda väiksem on suurendus ja seda pikem on selle töökaugus.
Objektiivi funktsioon on näidise esmakordne suurendamine ja see on kõige olulisem komponent, mis määrab mikroskoobi jõudluse – eraldusvõime taseme. Eraldusvõimet tuntakse ka kui eraldusvõimet või lahutusvõimet. Eraldusvõime suurust väljendatakse eraldusvõime kauguse (minimaalne kaugus kahe objekti punkti vahel, mida saab eristada) arvväärtus.
25 cm kaugusel on kaks objekti, mille vahemaa on 0.073 mm, on tavalise inimsilm jaoks selgelt nähtavad. See väärtus 0,073 mm on normaalse inimsilma eraldusvõime kaugus. Mida väiksem on mikroskoobi eraldusvõime kaugus, seda suurem on selle eraldusvõime ja parem jõudlus.
