لماذا دقة المجهر الإلكتروني أعلى من دقة المجهر الضوئي؟
تكبير المجهر الضوئي أصغر من تكبير المجهر الإلكتروني. يمكن للمجهر الضوئي ملاحظة الهياكل المجهرية فقط مثل الخلايا والبلاستيدات الخضراء، بينما يمكن للمجهر الإلكتروني مراقبة الهياكل دون المجهرية، أي بنية العضيات والفيروسات والبكتيريا وما إلى ذلك.
يقوم المجهر الإلكتروني بإسقاط شعاع إلكتروني متسارع ومجمع على عينة رقيقة جدًا، حيث تصطدم الإلكترونات بالذرات الموجودة في العينة لتغيير اتجاهها، مما يؤدي إلى تشتت زاوي ثلاثي الأبعاد. ويرتبط حجم زاوية التشتت بكثافة العينة وسمكها، بحيث يمكنها تكوين صور ذات ظلال مختلفة. سيتم عرض الصور على أجهزة التصوير (مثل شاشات الفلورسنت والأفلام ومكونات الاقتران الحساسة للضوء) بعد التضخيم والتركيز.
نظرًا لطول موجة دي برولي القصير جدًا للإلكترونات، تكون دقة المجهر الإلكتروني النافذ أعلى بكثير من دقة المجهر الضوئي، حيث تصل إلى 0.1-0.2 نانومتر وتكبير عشرات الآلاف إلى الملايين من المرات. لذلك، يمكن استخدام المجهر الإلكتروني النافذ لمراقبة البنية الدقيقة للعينات، وحتى لمراقبة بنية صف واحد فقط من الذرات، وهو أصغر بعشرات الآلاف من المرات من أصغر بنية يتم ملاحظتها بواسطة المجهر الضوئي. يعد TEM طريقة تحليلية مهمة في العديد من المجالات العلمية المتعلقة بالفيزياء والأحياء، مثل أبحاث السرطان، وعلم الفيروسات، وعلوم المواد، بالإضافة إلى تكنولوجيا النانو، وأبحاث أشباه الموصلات، وما إلى ذلك.
أعلى دقة للمجهر الضوئي
200 نانومتر. دقة المجهر الضوئي (مع أطوال موجية للضوء المرئي تتراوح من 770 إلى 390 نانومتر) ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنطاق تركيز الشعاع المضيء. وفي سبعينيات القرن التاسع عشر، اكتشف الفيزيائي الألماني إرنست آبي.
يتعرض الضوء المرئي، بسبب خصائصه الموجية، للحيود، مما يجعل الشعاع غير قادر على التركيز بشكل لا نهائي. وفقًا لقانون آبي، فإن الحد الأدنى للقطر لتركيز الضوء المرئي هو ثلث الطول الموجي لموجة الضوء.
هذا 200 نانومتر. لأكثر من قرن من الزمان، اعتبر "حد آبي" البالغ 200 نانومتر الحد النظري للدقة للمجاهر الضوئية، ويجب ملاحظة الأجسام الأصغر من هذا الحجم باستخدام المجهر الإلكتروني أو مجهر مسح النفق.
الفتحة الرقمية، والمعروفة أيضًا باسم نسبة الفتحة، والمختصرة بـ NA أو A، هي المعلمة الرئيسية للعدسة الشيئية والمكثف، وتتناسب بشكل مباشر مع دقة المجهر. الفتحة العددية للهدف الجاف هي 0.05-0.95، والفتحة العددية للهدف المغمور بالزيت (زيت الأرز) هي 1.25.
تشير مسافة العمل إلى المسافة من العدسة الأمامية للعدسة الموضوعية إلى زجاج الغطاء للعينة عندما تكون العينة التي يتم ملاحظتها هي الأكثر وضوحًا. ترتبط مسافة عمل العدسة الموضوعية بالبعد البؤري لها. كلما زاد البعد البؤري للعدسة الموضوعية، انخفض التكبير، وزادت مسافة العمل.
وظيفة العدسة الشيئية هي تكبير العينة لأول مرة، وهي العنصر الأكثر أهمية الذي يحدد أداء المجهر - مستوى الدقة. يُعرف القرار أيضًا باسم القرار أو قوة الحل. يتم التعبير عن حجم الدقة من خلال القيمة العددية لمسافة الدقة (الحد الأدنى للمسافة بين نقطتي كائن يمكن تمييزهما).
على مسافة واضحة تبلغ 25 سم، يمكن رؤية جسمين بمسافة 0.073 ملم بوضوح بالعين البشرية العادية. هذه القيمة البالغة 0.073 مم هي مسافة دقة العين البشرية العادية. كلما كانت مسافة دقة المجهر أصغر، زادت دقة وضوحه وأدائه أفضل.
تكبير المجهر الضوئي أصغر من تكبير المجهر الإلكتروني. يمكن للمجهر الضوئي ملاحظة الهياكل المجهرية فقط مثل الخلايا والبلاستيدات الخضراء، بينما يمكن للمجهر الإلكتروني مراقبة الهياكل دون المجهرية، أي بنية العضيات والفيروسات والبكتيريا وما إلى ذلك.
يقوم المجهر الإلكتروني بإسقاط شعاع إلكتروني متسارع ومجمع على عينة رقيقة جدًا، حيث تصطدم الإلكترونات بالذرات الموجودة في العينة لتغيير اتجاهها، مما يؤدي إلى تشتت زاوي ثلاثي الأبعاد. ويرتبط حجم زاوية التشتت بكثافة العينة وسمكها، بحيث يمكنها تكوين صور ذات ظلال مختلفة. سيتم عرض الصور على أجهزة التصوير (مثل شاشات الفلورسنت والأفلام ومكونات الاقتران الحساسة للضوء) بعد التضخيم والتركيز.
نظرًا لطول موجة دي برولي القصير جدًا للإلكترونات، تكون دقة المجهر الإلكتروني النافذ أعلى بكثير من دقة المجهر الضوئي، حيث تصل إلى 0.1-0.2 نانومتر وتكبير عشرات الآلاف إلى الملايين من المرات. لذلك، يمكن استخدام المجهر الإلكتروني النافذ لمراقبة البنية الدقيقة للعينات، وحتى لمراقبة بنية صف واحد فقط من الذرات، وهو أصغر بعشرات الآلاف من المرات من أصغر بنية يتم ملاحظتها بواسطة المجهر الضوئي. يعد TEM طريقة تحليلية مهمة في العديد من المجالات العلمية المتعلقة بالفيزياء والأحياء، مثل أبحاث السرطان، وعلم الفيروسات، وعلوم المواد، بالإضافة إلى تكنولوجيا النانو، وأبحاث أشباه الموصلات، وما إلى ذلك.
أعلى دقة للمجهر الضوئي
200 نانومتر. دقة المجهر الضوئي (مع أطوال موجية للضوء المرئي تتراوح من 770 إلى 390 نانومتر) ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنطاق تركيز الشعاع المضيء. وفي سبعينيات القرن التاسع عشر، اكتشف الفيزيائي الألماني إرنست آبي.
يتعرض الضوء المرئي، بسبب خصائصه الموجية، للحيود، مما يجعل الشعاع غير قادر على التركيز بشكل لا نهائي. وفقًا لقانون آبي، فإن الحد الأدنى للقطر لتركيز الضوء المرئي هو ثلث الطول الموجي لموجة الضوء.
هذا 200 نانومتر. لأكثر من قرن من الزمان، اعتبر "حد آبي" البالغ 200 نانومتر الحد النظري للدقة للمجاهر الضوئية، ويجب ملاحظة الأجسام الأصغر من هذا الحجم باستخدام المجهر الإلكتروني أو مجهر مسح النفق.
الفتحة الرقمية، والمعروفة أيضًا باسم نسبة الفتحة، والمختصرة بـ NA أو A، هي المعلمة الرئيسية للعدسة الشيئية والمكثف، وتتناسب بشكل مباشر مع دقة المجهر. الفتحة العددية للهدف الجاف هي 0.05-0.95، والفتحة العددية للهدف المغمور بالزيت (زيت الأرز) هي 1.25.
تشير مسافة العمل إلى المسافة من العدسة الأمامية للعدسة الموضوعية إلى زجاج الغطاء للعينة عندما تكون العينة التي يتم ملاحظتها هي الأكثر وضوحًا. ترتبط مسافة عمل العدسة الموضوعية بالبعد البؤري لها. كلما زاد البعد البؤري للعدسة الموضوعية، انخفض التكبير، وزادت مسافة العمل.
وظيفة العدسة الشيئية هي تكبير العينة لأول مرة، وهي العنصر الأكثر أهمية الذي يحدد أداء المجهر - مستوى الدقة. يُعرف القرار أيضًا باسم القرار أو قوة الحل. يتم التعبير عن حجم الدقة من خلال القيمة العددية لمسافة الدقة (الحد الأدنى للمسافة بين نقطتي كائن يمكن تمييزهما).
على مسافة واضحة تبلغ 25 سم، يمكن رؤية جسمين بمسافة 0.073 ملم بوضوح بالعين البشرية العادية. هذه القيمة البالغة 0.073 مم هي مسافة دقة العين البشرية العادية. كلما كانت مسافة دقة المجهر أصغر، زادت دقة وضوحه وأدائه أفضل.
