Forskjellen mellom lysmikroskop og elektronmikroskop

Hovedforskjell - Lysmikroskop vs Elektronmikroskop

Lysmikroskop (optiske mikroskoper) og elektronmikroskop brukes begge til å se på små gjenstander. De hovedforskjell mellom lysmikroskop og elektronmikroskop er det lysmikroskop bruker lysstråler for å belyse gjenstanden under undersøkelse mens elektronmikroskop bruker stråler av elektroner for å belyse objektet.

Hva er et lysmikroskop

Lysmikroskoper belyser prøven deres ved hjelp av synlig lys og benytter linser for å produsere et forstørret bilde. Lysmikroskopene kommer i to varianter: single-linse og forbindelse. I enkeltlinsemikroskoper brukes en enkelt linse til å forstørre objektet mens en sammensatt linse bruker to linser. Bruke en objektiv linse, en ekte, invertert og et forstørret bilde av prøven er produsert inne i mikroskopet og deretter bruker en andre linse kalt okularet, bildet dannet av objektivlinsen forstørres ytterligere.

Bilde av et mossblad (Rhizomnium punctatum) under et lysmikroskop (x400). Sammenlign størrelsen på disse kloroplasterne (grønnblokker) med en mer detaljert versjon (fra et annet utvalg) tatt fra et elektronmikroskop under.

Hva er et elektronmikroskop

Elektronmikroskop belyser prøven ved hjelp av en stråle av elektroner. Magnetiske felt brukes til å bøye bjelker av elektroner, på samme måte som optiske linser brukes til å bøye lysstråler i lysmikroskop. To typer elektronmikroskoper er mye brukt: transmisjonselektronmikroskop (TEM) og skanning elektronmikroskop (SEM). I transmisjonselektronmikroskop passerer elektronstrålen gjennom prøven. En objektiv "linse" (som egentlig er en magnet) brukes til å først produsere et bilde og ved hjelp av en projeksjon "objektiv" kan et forstørret bilde produseres på en fluorescerende skjerm. I skanningselektronmikroskop avfyres en stråle av elektroner på prøven, noe som får sekundære elektroner til å løsnes fra overflaten av prøven. Ved hjelp av en anode kan disse overflateelektronene samles inn og overflaten kan "kortlegges".

Typisk er oppløsningen av SEM-bilder ikke så høy som de fra TEM. Men siden elektroner ikke er nødvendig å passere gjennom prøven i SEM, kan de brukes til å undersøke tykkere prøven. Videre avslører bilder produsert av SEM mer dybde detaljer av overflaten.

TEM Bilde av en kloroplast (x12000)

Et SEM-bilde av pollen fra forskjellige planter (x500). Legg merke til dybdedetaljene.

Vedtak

De Vedtak av et bilde beskriver evnen til å skille mellom to forskjellige punkter i et bilde. Et bilde med høyere oppløsning er skarpere og mer detaljert. Siden lysbølger gjennomgår diffraksjon, er evnen til å skille mellom to punkter på en gjenstand nært knyttet til lysets bølgelengde som brukes til å vise objektet. Dette forklares i Rayleigh kriterium. En bølge kan heller ikke avsløre detaljer med en romlig separasjon mindre enn dens bølgelengde. Dette betyr at jo mindre bølgelengden som brukes til å vise et objekt, jo skarpere er bildet.

Elektronmikroskopene benytter seg av elektronens bølgeegenskaper. De deBroglie bølgelengde (dvs. bølgelengden forbundet med et elektron) for elektroner akselerert til typiske spenninger brukt i TEMs er ca. 0,01 nm, mens synlig lys har bølgelengder mellom 400-700 nm. Det er klart at elektronstråler kan avsløre mye mer detalj enn stråler av synlig lys. I virkeligheten har resolusjonene av TEMs en tendens til å være av størrelsesorden 0,1 nm i stedet for 0,01 nm på grunn av magnetfeltets effekter, men oppløsningen er fortsatt omtrent 100 ganger bedre enn oppløsningen av et lysmikroskop. Oppløsninger av SEM er litt lavere, av størrelsesorden 10 nm.

Forskjellen mellom lysmikroskop og elektronmikroskop

Kilde for belysning

Lysmikroskop bruker bjelker av synlig lys (bølgelengde 400-700 nm) for å belyse prøven.

Elektronmikroskop bruker elektronbjelker (bølgelengde ~ 0,01 nm) for å belyse prøven.

Forstørrelsesteknikk

Lysmikroskop bruker optiske linser til å bøye lysstråler og forstørre bilder.

Elektronmikroskop bruker magneter til å bøye stråler av elektroner og forstørre bilder.

Vedtak

Lysmikroskop har lavere oppløsninger i forhold til elektronmikroskop, ca. 200 nm.

Elektronmikroskop kan ha oppløsninger av rekkefølgen 0,1 nm.

forstørrelse

Lysmikroskop kan ha forstørrelser på rundt ~ × 1000.

Elektronmikroskop kan ha forstørrelser på opptil ~ × 500000 (SEM).

Operasjon

Lysmikroskop trenger ikke nødvendigvis en kilde til elektrisitet til drift.

Elektronmikroskop krever elektrisitet for å akselerere elektroner. Det krever også at prøvene plasseres i vakuum (ellers kan elektroner sprede luftmolekyler), i motsetning til lysmikroskop.

Pris

Lysmikroskop er mye billigere sammenlignet med elektronmikroskop.

Elektronmikroskop er relativt dyrere.

Størrelse

Lysmikroskop er liten og kunne brukes på et skrivebord.

Elektronmikroskop er ganske stor, og kan være så høy som en person.

referanser

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2012). Sears og Zemanskys universitetsfysikk: med moderne fysikk. Addison-Wesley.

Bilde Courtesy

"Punktiertes Wurzelsternmoos (Rhizomnium punctatum), Laminazellen, 400x vergrößert "av Kristian Peters - Fabelfroh (fotografert av Kristian Peters) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

"Et tverrsnitt, forenklet diagram over et transmisjonselektronmikroskop." Av GrahamColm (Wikipedia, fra GrahamColm) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Chloroplast 12000x" av Bela Hausmann (eget arbeid) [CC BY-SA 2.0], via flickr

"Pollen fra en rekke vanlige planter ..." ved Dartmouth College Electron Microscope Facility (Kilde og offentlig domkennskap ved Dartmouth College Electron Microscope Facility) [Public Domain], via Wikimedia Commons