Verschil tussen lichtmicroscoop en elektronenmicroscoop

Belangrijkste verschil - Lichtmicroscoop versus elektronenmicroscoop

Lichtmicroscopen (optische microscopen) en elektronenmicroscopen worden beide gebruikt om naar zeer kleine voorwerpen te kijken. De grootste verschil tussen lichtmicroscoop en elektronenmicroscoop is dat lichtmicroscopen gebruiken lichtstralen om het object te verlichten onderzocht terwijl de elektronenmicroscoop gebruikt bundels elektronen om het object te verlichten.

Wat is een lichtmicroscoop

Lichtmicroscopen verlichten hun exemplaar met zichtbaar licht en gebruiken lenzen om een ​​vergroot beeld te produceren. Lichtmicroscopen zijn er in twee soorten: eenogige en samenstelling. Bij microscopen met één lens wordt een enkele lens gebruikt om het voorwerp te vergroten, terwijl een samengestelde lens twee lenzen gebruikt. Gebruik een objectieve lens, een reëel, omgekeerd en vergroot beeld van het monster wordt binnen de microscoop geproduceerd en vervolgens met een tweede lens genaamd de oculair, het beeld gevormd door de objectieflens wordt nog verder vergroot.

Afbeelding van een mosblad (Rhizomnium punctatum) onder een lichtmicroscoop (x 400). Vergelijk de grootte van deze chloroplasten (groene blobs) met een meer gedetailleerde versie (van een ander exemplaar) genomen uit een elektronenmicroscoop hieronder.

Wat is een elektronenmicroscoop

Elektronenmicroscopen verlichten hun exemplaar met behulp van een elektronenbundel. Magnetische velden worden gebruikt om bundels elektronen te buigen, op dezelfde manier als optische lenzen worden gebruikt om lichtbundels te buigen in lichtmicroscopen. Twee soorten elektronenmicroscopen worden veel gebruikt: transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) en scanning elektronenmicroscoop (SEM). In transmissie-elektronenmicroscopen passeert de elektronenbundel door het exemplaar. Een objectieve "lens" (die echt een magneet is) wordt gebruikt om eerst een beeld te produceren en met behulp van een projectielens kan een vergroot beeld op een fluorescerend scherm worden geproduceerd. Bij scanning-elektronenmicroscopen wordt een bundel elektronen op het specimen afgevuurd, waardoor secundaire elektronen van het oppervlak van het specimen worden vrijgemaakt. Met behulp van een anode kunnen deze oppervlakte-elektronen worden verzameld en kan het oppervlak worden "in kaart gebracht".

Doorgaans is de resolutie van SEM-afbeeldingen niet zo hoog als die van TEM. Aangezien elektronen niet door het monster moeten gaan in SEM, kunnen ze echter worden gebruikt om dikkere monsters te onderzoeken. Bovendien onthullen afbeeldingen die zijn geproduceerd door SEM meer dieptegegevens van het oppervlak.

TEM Afbeelding van een chloroplast (x12000)

Een SEM-afbeelding van stuifmeel van verschillende planten (x500). Let op het dieptedetail.

Resolutie

De resolutie van een afbeelding beschrijft de mogelijkheid om onderscheid te maken tussen twee verschillende punten in een afbeelding. Een afbeelding met een hogere resolutie is scherper en gedetailleerder. Omdat lichtgolven diffractie ondergaan, is het vermogen om onderscheid te maken tussen twee punten op een voorwerp, nauw verwant aan de golflengte van het licht dat wordt gebruikt om het object te bekijken. Dit wordt uitgelegd in de Rayleigh-criterium. Een golf kan ook geen details onthullen met een ruimtelijke scheiding kleiner dan de golflengte. Dit betekent dat hoe kleiner de golflengte die wordt gebruikt om een ​​object te bekijken, hoe scherper het beeld is.

Elektronenmicroscopen maken gebruik van de golfkarakteristiek van elektronen. De deBroglie-golflengte (d.w.z. de golflengte behorend bij een elektron) voor elektronen versneld tot typische spanningen gebruikt in TEMs is ongeveer 0,01 nm terwijl zichtbaar licht golflengten heeft tussen 400-700 nm. Het is duidelijk dat elektronenstralen veel meer details kunnen onthullen dan lichtbundels. In werkelijkheid zijn de resoluties van TEM's meestal in de orde van 0,1 nm in plaats van 0,01 nm vanwege effecten van het magnetische veld, maar de resolutie is nog steeds ongeveer 100 keer beter dan de resolutie van een lichtmicroscoop. Resoluties van SEM's zijn iets lager, in de orde van grootte van 10 nm.

Verschil tussen lichtmicroscoop en elektronenmicroscoop

Bron van verlichting

Lichte microscoop maakt gebruik van lichtbundels van zichtbaar licht (golflengte 400 - 700 nm) om het preparaat te verlichten.

Elektronen microscoop maakt gebruik van elektronenbundels (golflengte ~ 0,01 nm) om het monster te verlichten.

Vergroottechniek

Lichte microscoop maakt gebruik van optische lenzen om lichtstralen te buigen en afbeeldingen te vergroten.

Elektronen microscoop gebruikt magneten om elektronenstralen te buigen en afbeeldingen te vergroten.

Resolutie

Lichte microscoop heeft lagere resoluties vergeleken met elektronenmicroscopen, ongeveer 200 nm.

Elektronen microscoop kan resoluties hebben in de orde van 0,1 nm.

Vergroting

Lichtmicroscopen kan vergrotingen hebben van ongeveer ~ × 1000.

Elektronenmicroscopen kan vergrotingen tot ~ × 500000 (SEM) hebben.

Operatie

Lichte microscoop heeft niet per se een bron van elektriciteit nodig om te kunnen werken.

Elektronen microscoop vereist elektriciteit om elektronen te versnellen. Het vereist ook dat de monsters onder vacuüm worden geplaatst (anders kunnen elektronen luchtmoleculen verstrooien), in tegenstelling tot lichtmicroscopen.

Prijs

Lichte microscoop is veel goedkoper in vergelijking met elektronenmicroscopen.

Elektronen microscoop is relatief duurder.

Grootte

Lichtmicroscoop is klein en kan worden gebruikt op een desktop.

Elektronen microscoop is vrij groot en kan zo groot zijn als een persoon.

Referenties

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2012). Sears en Zemansky's universitaire fysica: met moderne fysica. Addison-Wesley.

Afbeelding Met dank

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

"Een transversaal, vereenvoudigd diagram van een transmissie-elektronenmicroscoop." Door GrahamColm (Wikipedia, van GrahamColm) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Chloroplast 12000x" door Bela Hausmann (Eigen werk) [CC BY-SA 2.0], via flickr

"Stuifmeel van verschillende planten ..." door Dartmouth College Electron Microscope Facility (Bron en publiek domeinbericht bij Dartmouth College Electron Microscope Facility) [Public Domain], via Wikimedia Commons