กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแตกต่างกันอย่างไร?
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงทั่วไปใช้แสงที่มองเห็นได้เพื่อให้ความสว่างแก่ตัวอย่าง และใช้ชุดเลนส์แก้วเพื่อขยายภาพของตัวอย่าง เนื่องจากคุณกำลังใช้แสง คุณสามารถวางชิ้นงานทดสอบไว้ใต้กล้องจุลทรรศน์ในอากาศแวดล้อม หรือในการใช้งานบางอย่าง ในน้ำหรือน้ำมันปริมาณเล็กน้อย สำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบผสม เรามักจะต้องการให้ชิ้นงานมีความบางเพราะเราต้องการให้แสงผ่านเข้าไปได้จึงจะมองเห็นรายละเอียดภายในได้ โดยทั่วไปหมายถึงการตัดส่วนต่างๆ ของตัวอย่าง แต่ความหนาของส่วนต่างๆ อาจอยู่ที่ประมาณ 1 ถึง 20 ไมครอน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวอย่าง ด้วยกล้องจุลทรรศน์สเตอริโอหรือกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงผ่าผ่า จึงไม่จำเป็นต้องมีข้อกำหนดดังกล่าว เนื่องจากโดยปกติแล้วคุณจะมองเพียงพื้นผิวของตัวอย่างเท่านั้น ดูภาพขยายในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงผ่านช่องมองภาพ
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนใช้ลำแสงอิเล็กตรอนที่ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังในรูปแบบของการส่องสว่าง ลำแสงถูกควบคุมและโฟกัสโดยชุดเลนส์แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลัง โดยมีรูตรงกลางที่อิเล็กตรอนผ่านไปได้ เลนส์จะควบคุมลำแสงที่ตกกระทบกับตัวอย่างและยังขยายภาพของตัวอย่างด้วย เนื่องจากคุณกำลังทำงานกับลำแสงอิเล็กตรอน ระบบออพติคัลอิเล็กตรอนทั้งหมดจึงต้องอยู่ในสุญญากาศสูง ซึ่งหมายความว่าตัวอย่างจะต้องเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่เป็นสุญญากาศ ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) อิเล็กตรอนจะต้องผ่านตัวอย่าง ดังนั้นตัวอย่างจะต้องบางมาก โดยน้อยกว่า 0.1 ไมครอน ภาพที่ขยายจะดูได้บนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ แต่สามารถบันทึกด้วยกล้อง CCD ที่ติดตั้งอยู่ด้านล่างหรือเหนือหน้าจอ
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) มีความคล้ายคลึงกับกล้องจุลทรรศน์แบบผ่าด้วยแสงมาก โดยคุณจะต้องดูพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบอย่างระมัดระวัง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีความบาง ใน SEM ตัวอย่างจะถูกสแกนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนที่มีโฟกัสละเอียด ดังนั้นตัวอย่างจะต้องสามารถทนต่อสุญญากาศสูงและต้องเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม (เนื่องจากคุณกำลังทิ้งกระแสอิเล็กตรอนลงในตัวอย่าง และกระแสไฟฟ้าจะต้องถูกดำเนินการออกไป) ตัวอย่าง SEM มักจะถูกเคลือบด้วยคาร์บอนหรือโลหะเคลือบบางมาก (เช่น ทองหรือโครเมียม) เพื่อให้พวกมันนำไฟฟ้าได้
ความคิดเห็นข้างต้นอธิบายถึงความแตกต่างในเครื่องมือทางกายภาพ และฉันไม่ได้พูดถึงด้วยซ้ำว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีขนาดใหญ่กว่าและซับซ้อนกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็คือความละเอียด ซึ่งเป็นความสามารถในการแก้ไขรายละเอียดที่เล็กมาก ในที่สุดความละเอียดก็ถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่นของแสงในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและความยาวคลื่นประสิทธิผลของลำอิเล็กตรอนในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เนื่องจากความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็นอยู่ในช่วงประมาณ {{0}} นาโนเมตร ความละเอียดที่เหมาะสมที่สุดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจึงอยู่ที่ประมาณ 200 นาโนเมตร (0 2 ไมโครเมตร) สำหรับ TEM ที่ทำงานที่ 200 กิโลโวลต์ ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนคือ 0.0025 นาโนเมตร ความละเอียดที่แท้จริงของเครื่องมือดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณ 0.2 นาโนเมตร หรือดีกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหนึ่งพันเท่า TEM ขั้นสูงอาจมีความละเอียดใกล้เคียง 0.1 นาโนเมตร และ TEM จำนวนมากสามารถสร้างภาพอะตอมในโครงสร้างปกติได้
เนื่องจากกำลังขยายเป็นเพียงอัตราส่วนของลักษณะที่วัตถุปรากฏต่อตาหรือหน้าจอเมื่อเปรียบเทียบกับขนาดจริง ซึ่งหมายความว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่ดีมากจะมีกำลังขยายสูงสุด 1000-2000x และกำลังขยายสูงสุดที่มีอยู่สำหรับคุณภาพสูง TEM คือ 1-2 ล้านครั้ง สำหรับ SEM มีปัจจัยอื่นๆ อีกมากมายที่ส่งผลต่อความละเอียด และกำลังขยายสูงสุดที่มีอยู่น่าจะอยู่ที่ประมาณ 300,000x
อย่างที่คุณเห็น มีความแตกต่างมากมายระหว่างกล้องจุลทรรศน์แบบแสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน โดยประเด็นหลักคือความละเอียด สำหรับการใช้งานจริง การเลือกประเภทของเครื่องมือที่จะใช้ในท้ายที่สุดจะขึ้นอยู่กับความละเอียดและกำลังขยายที่ต้องการ และความง่ายในการเตรียมตัวอย่าง
