ما الفرق بين المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني؟
يستخدم المجهر الضوئي النموذجي الضوء المرئي لإضاءة العينة وسلسلة من العدسات الزجاجية لتكبير صورة العينة. نظرًا لأنك تستخدم الضوء، يمكنك وضع العينة تحت المجهر في الهواء المحيط، أو في كمية صغيرة من الماء أو الزيت في بعض التطبيقات. بالنسبة إلى الفحص المجهري الضوئي المركب، نحتاج عادةً إلى أن تكون العينة رفيعة لأننا نريد أن يمر الضوء من خلالها حتى نتمكن من رؤية التفاصيل الداخلية. ويعني هذا عادةً قطع أجزاء من العينة، ولكن اعتمادًا على العينة، قد يتراوح سمك المقاطع من 1 إلى 20 ميكرون تقريبًا. مع المجهر المجسم أو المجهر الضوئي، لا يوجد مثل هذا الشرط لأنك عادة ما تنظر فقط إلى سطح العينة. مراقبة الصورة المكبرة بالمجهر الضوئي من خلال العدسات العينية،
تستخدم المجاهر الإلكترونية شعاعًا من الإلكترونات يتم التحكم فيه بعناية كشكل من أشكال الإضاءة. يتم التحكم في الشعاع وتركيزه بواسطة سلسلة من العدسات الكهرومغناطيسية، وهي في الأساس عبارة عن ملفات كهرومغناطيسية قوية مع فتحة مركزية تمر من خلالها الإلكترونات. تتحكم العدسة في شعاع الضوء الذي يصل إلى العينة وتقوم أيضًا بتكبير صورة العينة. نظرًا لأنك تعمل باستخدام شعاع إلكتروني، فإن النظام البصري الإلكتروني بأكمله يجب أن يكون في فراغ عالٍ، مما يعني أن العينة يجب أن تكون مناسبة لبيئة الفراغ. في المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، يجب أن تمر الإلكترونات عبر العينة، لذلك يجب أن تكون العينة رقيقة جدًا، أقل من 0.1 ميكرون. يتم عرض الصور المكبرة على شاشة الفلورسنت ولكن يمكن تسجيلها باستخدام كاميرا CCD مثبتة أسفل الشاشة أو فوقها.
المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) يشبه إلى حد كبير مجهر التشريح البصري بطريقة ما، حيث أنك تنظر بعناية شديدة إلى سطح العينة، لذلك لا يجب أن يكون رقيقًا. في SEM، يتم مسح العينة باستخدام شعاع إلكتروني مركّز بدقة، لذلك يجب أن تكون العينة قادرة على تحمل الفراغ العالي ويجب أن تكون موصلة بشكل معقول. (وهذا لأنك تقوم بتفريغ تيار من الإلكترونات في العينة، ويجب توصيل التيار بعيدًا.) غالبًا ما تكون عينات SEM مغلفة بطبقة رقيقة جدًا من الكربون أو المعدن (مثل الذهب أو الكروم) لجعلها موصلة.
تصف التعليقات أعلاه الاختلافات في الأجهزة الفيزيائية، ولم أذكر حتى أن المجاهر الإلكترونية أكبر وأكثر تعقيدًا من المجاهر الضوئية. لكن الفرق الرئيسي بين المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني هو الدقة، أي القدرة على تحليل التفاصيل الصغيرة جدًا. يقتصر القرار في نهاية المطاف على الطول الموجي للضوء في المجهر الضوئي والطول الموجي الفعال لشعاع الإلكترون في المجهر الإلكتروني. نظرًا لأن الطول الموجي للضوء المرئي يقع تقريبًا في نطاق {{0}} نانومتر، فإن الدقة المثلى للفحص المجهري الضوئي تبلغ حوالي 200 نانومتر (0. 2 ميكرومتر). بالنسبة لـ TEM الذي يعمل عند 200 كيلو فولت، يبلغ الطول الموجي لشعاع الإلكترون 0.0025 نانومتر، والدقة الفعلية لمثل هذه الأداة تبلغ حوالي 0.2 نانومتر، أو أفضل بألف مرة من المجهر الضوئي. قد تتمتع أجهزة TEM المتقدمة بدقة تقترب من 0.1 نانومتر، ويمكن للعديد من أجهزة TEM تصوير الذرات في الهياكل العادية.
نظرًا لأن التكبير هو ببساطة نسبة كيفية ظهور الجسم للعين أو الشاشة مقارنة بحجمه الفعلي، فهذا يعني أن المجهر الضوئي الجيد جدًا لديه أقصى تكبير يبلغ 1000-2000x وأقصى تكبير متاح بجودة عالية TEM هو 1-2 مليون مرة. بالنسبة إلى SEM، هناك العديد من العوامل الأخرى التي تؤثر على الدقة، ومن المحتمل أن يكون الحد الأقصى للتكبير المتوفر حوالي 300,000x.
كما ترون، هناك بالفعل العديد من الاختلافات بين المجهر الضوئي والإلكتروني، مع كون مشكلات الدقة هي المشكلة الرئيسية. بالنسبة للتطبيقات العملية، فإن اختيار نوع الأداة التي سيتم استخدامها سيعتمد في النهاية على الدقة والتكبير المطلوبين وسهولة إعداد العينة.
