Warum ist die Auflösung eines Elektronenmikroskops höher als die eines optischen Mikroskops?
Die Vergrößerung eines optischen Mikroskops ist kleiner als die eines Elektronenmikroskops. Ein optisches Mikroskop kann nur mikroskopische Strukturen wie Zellen und Chloroplasten beobachten, während ein Elektronenmikroskop submikroskopische Strukturen beobachten kann, also die Struktur von Organellen, Viren, Bakterien usw
Ein Elektronenmikroskop projiziert einen beschleunigten und aggregierten Elektronenstrahl auf eine sehr dünne Probe, wo Elektronen mit Atomen in der Probe kollidieren und ihre Richtung ändern, was zu einer dreidimensionalen Winkelstreuung führt. Die Größe des Streuwinkels hängt von der Dichte und Dicke der Probe ab, sodass Bilder mit unterschiedlichen Farbtönen entstehen können. Die Bilder werden nach Verstärkung und Fokussierung auf bildgebenden Geräten (wie Leuchtschirmen, Filmen und lichtempfindlichen Kopplungskomponenten) angezeigt.
Aufgrund der sehr kurzen De-Broglie-Wellenlänge der Elektronen ist die Auflösung eines Transmissionselektronenmikroskops viel höher als die eines optischen Mikroskops und erreicht 0.1-0.2 nm und eine Vergrößerung von Zehntausenden bis Millionen der Zeiten. Daher kann die Verwendung der Transmissionselektronenmikroskopie zur Beobachtung der Feinstruktur von Proben und sogar zur Beobachtung der Struktur nur einer Atomreihe verwendet werden, die zehntausende Male kleiner ist als die kleinste Struktur, die mit der optischen Mikroskopie beobachtet wird. TEM ist eine wichtige Analysemethode in vielen wissenschaftlichen Bereichen mit Bezug zur Physik und Biologie, wie zum Beispiel der Krebsforschung, der Virologie, den Materialwissenschaften, aber auch der Nanotechnologie, der Halbleiterforschung und so weiter.
Die höchste Auflösung eines optischen Mikroskops
200 Nanometer. Die Auflösung eines optischen Mikroskops (mit sichtbaren Lichtwellenlängen im Bereich von 770 bis 390 Nanometern) hängt eng mit dem Fokusbereich des Beleuchtungsstrahls zusammen. In den 1870er Jahren entdeckte der deutsche Physiker Ernst Abbe.
Sichtbares Licht unterliegt aufgrund seiner Welleneigenschaften einer Beugung, wodurch der Strahl nicht in der Lage ist, unendlich zu fokussieren. Nach diesem Abbeschen Gesetz beträgt der minimale Durchmesser zur Fokussierung sichtbaren Lichts ein Drittel der Wellenlänge der Lichtwelle.
Das sind 200 Nanometer. Seit über einem Jahrhundert gilt die „Abbe-Grenze“ von 200 Nanometern als theoretische Auflösungsgrenze optischer Mikroskope, und Objekte, die kleiner als diese Größe sind, müssen mit einem Elektronenmikroskop oder Tunnelrastermikroskop beobachtet werden.
Die numerische Apertur, auch als Aperturverhältnis bekannt, abgekürzt als NA oder A, ist der Hauptparameter der Objektivlinse und des Kondensors und ist direkt proportional zur Auflösung des Mikroskops. Die numerische Apertur des Trockenobjektivs beträgt 0.05-0,95 und die numerische Apertur des Ölobjektivs (Zedernöl) beträgt 1,25.
Der Arbeitsabstand bezieht sich auf den Abstand von der Frontlinse des Objektivs zum Deckglas der Probe, wenn die beobachtete Probe am klarsten ist. Der Arbeitsabstand des Objektivs hängt von seiner Brennweite ab. Je länger die Brennweite des Objektivs ist, desto geringer ist die Vergrößerung und desto größer ist der Arbeitsabstand.
Die Funktion des Objektivs besteht darin, die Probe zum ersten Mal zu vergrößern, und es ist die wichtigste Komponente, die die Leistung des Mikroskops bestimmt – die Auflösung. Die Auflösung wird auch Auflösung oder Auflösungsvermögen genannt. Die Größe der Auflösung wird durch den numerischen Wert des Auflösungsabstands ausgedrückt (der minimale Abstand zwischen zwei Objektpunkten, der unterschieden werden kann).
Bei einem lichten Abstand von 25 cm sind zwei Objekte mit einem Abstand von 0,073 mm für das normale menschliche Auge deutlich zu erkennen. Dieser Wert von 0,073 mm ist der Auflösungsabstand des normalen menschlichen Auges. Je kleiner der Auflösungsabstand eines Mikroskops ist, desto höher ist seine Auflösung und desto besser ist seine Leistung.
Die Vergrößerung eines optischen Mikroskops ist kleiner als die eines Elektronenmikroskops. Ein optisches Mikroskop kann nur mikroskopische Strukturen wie Zellen und Chloroplasten beobachten, während ein Elektronenmikroskop submikroskopische Strukturen beobachten kann, also die Struktur von Organellen, Viren, Bakterien usw
Ein Elektronenmikroskop projiziert einen beschleunigten und aggregierten Elektronenstrahl auf eine sehr dünne Probe, wo Elektronen mit Atomen in der Probe kollidieren und ihre Richtung ändern, was zu einer dreidimensionalen Winkelstreuung führt. Die Größe des Streuwinkels hängt von der Dichte und Dicke der Probe ab, sodass Bilder mit unterschiedlichen Farbtönen entstehen können. Die Bilder werden nach Verstärkung und Fokussierung auf bildgebenden Geräten (wie Leuchtschirmen, Filmen und lichtempfindlichen Kopplungskomponenten) angezeigt.
Aufgrund der sehr kurzen De-Broglie-Wellenlänge der Elektronen ist die Auflösung eines Transmissionselektronenmikroskops viel höher als die eines optischen Mikroskops und erreicht 0.1-0.2 nm und eine Vergrößerung von Zehntausenden bis Millionen der Zeiten. Daher kann die Verwendung der Transmissionselektronenmikroskopie zur Beobachtung der Feinstruktur von Proben und sogar zur Beobachtung der Struktur nur einer Atomreihe verwendet werden, die zehntausende Male kleiner ist als die kleinste Struktur, die mit der optischen Mikroskopie beobachtet wird. TEM ist eine wichtige Analysemethode in vielen wissenschaftlichen Bereichen mit Bezug zur Physik und Biologie, wie zum Beispiel der Krebsforschung, der Virologie, den Materialwissenschaften, aber auch der Nanotechnologie, der Halbleiterforschung und so weiter.
Die höchste Auflösung eines optischen Mikroskops
200 Nanometer. Die Auflösung eines optischen Mikroskops (mit sichtbaren Lichtwellenlängen im Bereich von 770 bis 390 Nanometern) hängt eng mit dem Fokusbereich des Beleuchtungsstrahls zusammen. In den 1870er Jahren entdeckte der deutsche Physiker Ernst Abbe.
Sichtbares Licht unterliegt aufgrund seiner Welleneigenschaften einer Beugung, wodurch der Strahl nicht in der Lage ist, unendlich zu fokussieren. Nach diesem Abbeschen Gesetz beträgt der minimale Durchmesser zur Fokussierung sichtbaren Lichts ein Drittel der Wellenlänge der Lichtwelle.
Das sind 200 Nanometer. Seit über einem Jahrhundert gilt die „Abbe-Grenze“ von 200 Nanometern als theoretische Auflösungsgrenze optischer Mikroskope, und Objekte, die kleiner als diese Größe sind, müssen mit einem Elektronenmikroskop oder Tunnelrastermikroskop beobachtet werden.
Die numerische Apertur, auch als Aperturverhältnis bekannt, abgekürzt als NA oder A, ist der Hauptparameter der Objektivlinse und des Kondensors und ist direkt proportional zur Auflösung des Mikroskops. Die numerische Apertur des Trockenobjektivs beträgt 0.05-0,95 und die numerische Apertur des Ölobjektivs (Zedernöl) beträgt 1,25.
Der Arbeitsabstand bezieht sich auf den Abstand von der Frontlinse des Objektivs zum Deckglas der Probe, wenn die beobachtete Probe am klarsten ist. Der Arbeitsabstand des Objektivs hängt von seiner Brennweite ab. Je länger die Brennweite des Objektivs ist, desto geringer ist die Vergrößerung und desto größer ist der Arbeitsabstand.
Die Funktion des Objektivs besteht darin, die Probe zum ersten Mal zu vergrößern, und es ist die wichtigste Komponente, die die Leistung des Mikroskops bestimmt – die Auflösung. Die Auflösung wird auch Auflösung oder Auflösungsvermögen genannt. Die Größe der Auflösung wird durch den numerischen Wert des Auflösungsabstands ausgedrückt (der minimale Abstand zwischen zwei Objektpunkten, der unterschieden werden kann).
Bei einem lichten Abstand von 25 cm sind zwei Objekte mit einem Abstand von 0,073 mm für das normale menschliche Auge deutlich zu erkennen. Dieser Wert von 0,073 mm ist der Auflösungsabstand des normalen menschlichen Auges. Je kleiner der Auflösungsabstand eines Mikroskops ist, desto höher ist seine Auflösung und desto besser ist seine Leistung.
