Skillnad mellan ljusmikroskop och elektronmikroskop

Huvudskillnad - Ljusmikroskop vs Elektronmikroskop

Ljusmikroskop (optiska mikroskop) och elektronmikroskop används båda för att titta på mycket små föremål. De huvudskillnad mellan ljusmikroskop och elektronmikroskop är det ljusmikroskop använder ljusstrålar för att belysa föremålet under undersökning medan elektronmikroskop använder strålar av elektroner för att belysa objektet.

Vad är ett ljusmikroskop

Ljusmikroskop belyser deras prov med synligt ljus och använder linser för att skapa en förstorad bild. Ljusmikroskop finns i två sorter: single-lins och förening. I enkellinsmikroskop används en enda lins för att förstora objektet medan en sammansatt lins använder två linser. Använda en objektivlins, en riktig, inverterad och en förstorad bild av provet produceras inuti mikroskopet och sedan använder en andra lins som heter okular, bilden som bildas av objektivlinsen förstoras ytterligare.

Bild av ett mossblad (Rhizomnium punctatum) under ett ljusmikroskop (x400). Jämför storleken på dessa kloroplaster (gröna klibbar) med en mer detaljerad version (från ett annat prov) taget från ett elektronmikroskop nedan.

Vad är ett elektronmikroskop

Elektronmikroskop belyser deras prov med hjälp av en elektronstråle. Magnetiska fält används för att böja strålar av elektroner, på ungefär samma sätt som optiska linser används för att böja ljusstrålar i ljusmikroskop. Två typer av elektronmikroskop används ofta: transmissionselektronmikroskop (TEM) och skanningelektronmikroskop (SEM). I transmissionselektronmikroskop passerar elektronstrålen genom provet. En objektiv "objektiv" (som verkligen är en magnet) används för att först producera en bild och med en projektions "lins" kan en förstoring bildas på en fluorescerande skärm. I skanningelektronmikroskop avfyras en elektronstråle i provet, vilket medför att sekundära elektroner släpps ut från provets yta. Med hjälp av en anod kan dessa ytelektroner samlas in och ytan kan "kartläggas".

Typiskt är upplösningen av SEM-bilder inte lika hög som de från TEM. Men eftersom elektroner inte behöver passera genom provet i SEM, kan de användas för att undersöka tjockare prov. Vidare avslöjar bilder som produceras av SEM mer djupa detaljer av ytan.

TEM Bild av en kloroplast (x12000)

En SEM-bild av pollen från olika växter (x500). Notera djupdetaljen.

Upplösning

De upplösning av en bild beskriver möjligheten att skilja mellan två olika punkter i en bild. En bild med en högre upplösning är skarpare och mer detaljerad. Eftersom ljusvågor genomgår diffraktion, är möjligheten att skilja mellan två punkter på ett objekt intimt relaterat till ljusets våglängd som används för att se objektet. Detta förklaras i Rayleigh kriterium. En våg kan inte avslöja detaljer med en rumsskillnad som är mindre än dess våglängd. Det betyder att ju mindre våglängden används för att se ett objekt, desto skarpare är bilden.

Elektronmikroskop använder sig av elektronernas vågform. De deBroglie våglängd (dvs våglängden associerad med en elektron) för elektroner accelererad till typiska spänningar som används i TEMs är omkring 0,01 nm medan synligt ljus har våglängder mellan 400-700 nm. Det är tydligt att elektronstrålarna kan avslöja mycket mer detalj än strålar av synligt ljus. I själva verket tenderar upplösningarna av TEM att vara av storleksordningen 0,1 nm i stället för 0,01 nm på grund av effekterna av magnetfältet, men upplösningen är fortfarande cirka 100 gånger bättre än upplösningen av ett ljusmikroskop. Upplösningar av SEM är lite lägre, av storleksordningen 10 nm.

Skillnad mellan ljusmikroskop och elektronmikroskop

Ljuskälla

Ljusmikroskop använder strålar av synligt ljus (våglängd 400-700 nm) för att belysa provet.

Elektron mikroskop använder elektronstrålar (våglängd ~ 0,01 nm) för att belysa provet.

Förstoringsteknik

Ljusmikroskop använder optiska linser för att böja ljusstrålar och förstora bilder.

Elektron mikroskop använder magneter för att böja strålar av elektroner och förstora bilder.

Upplösning

Ljusmikroskop har lägre upplösningar jämfört med elektronmikroskop, ca 200 nm.

Elektron mikroskop kan ha upplösningar av ordningen 0,1 nm.

Förstoring

Ljusmikroskop kan ha förstoringar på omkring ~ × 1000.

Elektronmikroskop kan ha förstoringar på upp till ~ × 500000 (SEM).

Drift

Ljusmikroskop behöver inte nödvändigtvis en källa till elektricitet att fungera.

Elektron mikroskop kräver el att accelerera elektroner. Det kräver också att proverna placeras i dammsugare (annars kan elektroner sprida ut luftmolekyler), till skillnad från ljusmikroskop.

Pris

Ljusmikroskop är mycket billigare jämfört med elektronmikroskop.

Elektron mikroskop är relativt dyrare.

Storlek

Ljusmikroskop är liten och kan användas på skrivbordet.

Elektron mikroskop är ganska stor, och kan vara lika lång som en person.

referenser

Young, H. D., & Freedman, R.A. (2012). Sears och Zemanskys universitetsfysik: med modern fysik. Addison-Wesley.

Image Courtesy

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

"Ett tvärsnitt, förenklat diagram över ett transmissionselektronmikroskop." Av GrahamColm (Wikipedia, från GrahamColm) [Public Domain], via Wikimedia Commons

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

"Pollen från en rad gemensamma växter ..." av Dartmouth College Electron Microscope Facility (Källa och offentligt meddelande på Dartmouth College Electron Microscope Facility) [Public Domain], via Wikimedia Commons