Unterschied zwischen Lichtmikroskop und Elektronenmikroskop

Hauptunterschied - Lichtmikroskop vs. Elektronenmikroskop

Lichtmikroskope (optische Mikroskope) und Elektronenmikroskope dienen zum Betrachten sehr kleiner Objekte. Das Hauptunterschied zwischen Lichtmikroskop und Elektronenmikroskop ist das Lichtmikroskope beleuchten das Objekt mit Lichtstrahlen während der Prüfung Das Elektronenmikroskop verwendet Elektronenstrahlen, um das Objekt zu beleuchten.

Was ist ein Lichtmikroskop?

Lichtmikroskope beleuchten ihre Probe mit sichtbarem Licht und verwenden Linsen, um ein vergrößertes Bild zu erzeugen. Lichtmikroskope gibt es in zwei Ausführungen: einzelne Linse und Verbindung. In Einlinsen-Mikroskopen wird eine einzige Linse verwendet, um das Objekt zu vergrößern, während eine Verbundlinse zwei Linsen verwendet. Mit einem Objektivlinse, Ein reales, invertiertes und vergrößertes Bild der Probe wird im Inneren des Mikroskops und dann mit einer zweiten Linse, der sogenannten Okular, Das von der Objektivlinse erzeugte Bild wird noch weiter vergrößert.

Bild eines Moosblattes (Rhizomnium punctatum) unter einem Lichtmikroskop (x400). Vergleichen Sie die Größe dieser Chloroplasten (grüne Flecken) mit einer detaillierteren Version (von einer anderen Probe), die aus einem Elektronenmikroskop entnommen wurde.

Was ist ein Elektronenmikroskop?

Elektronenmikroskope beleuchten ihre Probe mit einem Elektronenstrahl. Magnetfelder werden zum Biegen von Elektronenstrahlen verwendet, ähnlich wie optische Linsen zum Biegen von Lichtstrahlen in Lichtmikroskopen. Zwei Arten von Elektronenmikroskopen sind weit verbreitet. Transmissionselektronenmikroskop (TEM) und Rasterelektronenmikroskop (SEM). In Transmissionselektronenmikroskopen passiert der Elektronenstrahl durch das Exemplar Eine Objektivlinse (die eigentlich ein Magnet ist) wird verwendet, um zuerst ein Bild zu erzeugen, und unter Verwendung einer Projektionslinse kann ein vergrößertes Bild auf einem Fluoreszenzschirm erzeugt werden. Bei Rasterelektronenmikroskopen wird ein Elektronenstrahl auf die Probe geschossen, wodurch Sekundärelektronen von der Oberfläche der Probe freigesetzt werden. Mit einer Anode können diese Oberflächenelektronen gesammelt und die Oberfläche "abgebildet" werden..

Typischerweise ist die Auflösung von SEM-Bildern nicht so hoch wie die von TEM. Da jedoch Elektronen im REM nicht durch die Probe gehen müssen, können sie zur Untersuchung dickerer Proben verwendet werden. Darüber hinaus zeigen Bilder, die mit SEM erstellt wurden, mehr Tiefe der Oberfläche.

TEM-Bild eines Chloroplasten (x12000)

Ein REM-Bild von Pollen verschiedener Pflanzen (x500). Beachten Sie die Detailtiefe.

Auflösung

Das Auflösung eines Bildes beschreibt die Fähigkeit, zwischen zwei verschiedenen Punkten in einem Bild zu unterscheiden. Ein Bild mit einer höheren Auflösung ist schärfer und detaillierter. Da Lichtwellen eine Beugung erfahren, hängt die Fähigkeit, zwischen zwei Punkten auf einem Objekt zu unterscheiden, eng mit der Wellenlänge des Lichts zusammen, das zum Betrachten des Objekts verwendet wird. Dies wird im erklärt Rayleigh-Kriterium. Eine Welle kann auch keine Details erkennen, deren räumlicher Abstand kleiner als ihre Wellenlänge ist. Das bedeutet, je kleiner die Wellenlänge ist, um ein Objekt zu betrachten, desto schärfer ist das Bild.

Elektronenmikroskope nutzen die Wellennatur von Elektronen. Das deBroglie Wellenlänge (d.h. die einem Elektron zugeordnete Wellenlänge) für Elektronen, die auf typische Spannungen beschleunigt werden, die in TEMs verwendet werden, beträgt etwa 0,01 nm, während sichtbares Licht Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm hat. Die Elektronenstrahlen können also deutlich mehr Details als Strahlen sichtbaren Lichts zeigen. Tatsächlich tendieren die Auflösungen von TEMs aufgrund von Magnetfeldeffekten eher in der Größenordnung von 0,1 nm als von 0,01 nm, aber die Auflösung ist immer noch etwa 100-fach besser als die Auflösung eines Lichtmikroskops. Die Auflösungen von SEMs liegen etwas niedriger in der Größenordnung von 10 nm.

Unterschied zwischen Lichtmikroskop und Elektronenmikroskop

Lichtquelle

Lichtmikroskop verwendet Strahlen des sichtbaren Lichts (Wellenlänge 400-700 nm) zur Beleuchtung der Probe.

Elektronenmikroskop verwendet Elektronenstrahlen (Wellenlänge ~ 0,01 nm) zur Beleuchtung der Probe.

Vergrößerungstechnik

Lichtmikroskop verwendet optische Linsen, um Lichtstrahlen zu biegen und Bilder zu vergrößern.

Elektronenmikroskop verwendet Magneten, um Elektronenstrahlen zu biegen und Bilder zu vergrößern.

Auflösung

Lichtmikroskop hat geringere Auflösungen im Vergleich zu Elektronenmikroskopen, etwa 200 nm.

Elektronenmikroskop kann Auflösungen in der Größenordnung von 0,1 nm haben.

Vergrößerung

Lichtmikroskope könnte Vergrößerungen von ~ 1000 haben.

Elektronenmikroskope kann Vergrößerungen von bis zu ~ × 500000 (SEM) haben.

Operation

Lichtmikroskop benötigt nicht unbedingt eine Stromquelle zum Betrieb.

Elektronenmikroskop benötigt Elektrizität, um Elektronen zu beschleunigen. Im Gegensatz zu Lichtmikroskopen müssen die Proben auch in Vakuum gesetzt werden (ansonsten können Elektronen Luftmoleküle streuen).

Preis

Lichtmikroskop ist im Vergleich zu Elektronenmikroskopen viel billiger.

Elektronenmikroskop ist vergleichsweise teurer.

Größe

Lichtmikroskop ist klein und könnte auf einem Desktop verwendet werden.

Elektronenmikroskop ist ziemlich groß und könnte so groß wie eine Person sein.

Verweise

Young, H. D. & Freedman, R. A. (2012). Sears und Zemanskys Universitätsphysik: mit moderner Physik. Addison-Wesley.

Bild mit freundlicher Genehmigung

„Punktiertes Wurzelsternmoos (Rhizomnium punctatum), Laminazellen, 400x vergrößert ”von Kristian Peters - Fabelfroh (fotografiert von Kristian Peters) [CC BY-SA 3.0], über Wikimedia Commons

"Eine vereinfachte Querschnittsdarstellung eines Transmissionselektronenmikroskops" von GrahamColm (Wikipedia, von GrahamColm) [Public Domain], über Wikimedia Commons

„Chloroplast 12000x“ von Bela Hausmann (Eigenes Werk) [CC BY-SA 2.0], über flickr

"Pollen aus einer Vielzahl gewöhnlicher Pflanzen ..." von Dartmouth College Electron Microscope Facility (Bekanntmachung der Quelle und des öffentlichen Bereichs bei Dartmouth College Electron Microscope Facility) [Public Domain], über Wikimedia Commons