Warum ist die Auflösung von Elektronenmikroskopen viel höher als die von optischen Mikroskopen?
Da Elektronenmikroskope Elektronenstrahlen und optische Mikroskope sichtbares Licht verwenden und die Wellenlänge von Elektronenstrahlen kürzer ist als die Wellenlänge von sichtbarem Licht, ist die Auflösung von Elektronenmikroskopen viel höher als die von optischen Mikroskopen.
Die Auflösung eines Mikroskops hängt vom Einfallskegelwinkel und der Wellenlänge des Elektronenstrahls ab, der durch die Probe hindurchgeht.
Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts beträgt etwa 300 bis 700 Nanometer, und die Wellenlänge des Elektronenstrahls hängt von der Beschleunigungsspannung ab. Nach dem Prinzip der Welle-Teilchen-Dualität ist die Wellenlänge von Hochgeschwindigkeitselektronen kürzer als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, und die Auflösung des Mikroskops wird durch die verwendete Wellenlänge begrenzt. Daher ist die Auflösung des Elektronenmikroskops (0,2 Nanometer) viel höher als die Auflösung des optischen Mikroskops (200 nm).
Die Anwendung der Elektronenmikroskopie-Technologie basiert auf dem optischen Mikroskop. Die Auflösung des optischen Mikroskops beträgt {{0}},2 μm und die Auflösung des Transmissionselektronenmikroskops beträgt 0,2 nm. Das heißt, das Transmissionselektronenmikroskop vergrößert auf der Grundlage des optischen Mikroskops 1000-mal. mal.
Obwohl die Auflösung der Elektronenmikroskopie viel höher ist als die der optischen Mikroskopie, hat sie einige Nachteile:
1. In einem Elektronenmikroskop muss die Probe im Vakuum beobachtet werden, sodass lebende Proben nicht beobachtet werden können. Mit dem Fortschritt der Technologie wird die Umweltrasterelektronenmikroskopie allmählich die direkte Beobachtung lebender Proben ermöglichen.
2. Bei der Bearbeitung der Probe können Strukturen entstehen, die die Probe ursprünglich nicht aufweist, was eine spätere Bildanalyse erschwert;
3. Aufgrund der extrem starken Elektronenstreufähigkeit kann es leicht zu sekundärer Beugung kommen.
4. Da es sich um ein zweidimensionales ebenes Projektionsbild eines dreidimensionalen Objekts handelt, ist das Bild manchmal nicht eindeutig.
5. Da Transmissionselektronenmikroskope nur sehr dünne Proben beobachten können, kann die Struktur der Oberfläche der Substanz von der Struktur im Inneren der Substanz abweichen.
6. Bei ultradünnen Proben (unter 100 Nanometer) ist der Probenvorbereitungsprozess komplex und schwierig, und die Probenvorbereitung kann beschädigt werden;
7. Der Elektronenstrahl kann die Probe durch Kollision und Erhitzung zerstören;
8. Die Kosten für die Anschaffung und Wartung eines Elektronenmikroskops sind relativ hoch.
