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光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的區(qū)別

在使用科學(xué)成像的行業(yè),包括生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)研發(fā)和半導(dǎo)體行業(yè),專家通常依賴光學(xué)和掃描電子顯微鏡。 

盡管執(zhí)行幾乎相同的功能,但光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡之間存在重大差異。 

用于科學(xué)成像的光學(xué)顯微鏡 

追溯到 18 世紀,光學(xué)顯微鏡涉及使用一個或一系列透鏡。光學(xué)顯微鏡的使用是傳統(tǒng)顯微鏡的特征,因為它通過可見光的放大鏡提供樣品的更近視圖。

光學(xué)顯微鏡可以具有會聚鏡或凹面鏡。雖然會聚透鏡是一種常用的光學(xué)儀器,但凹面鏡用于照亮樣品。    

光學(xué)操作 

要了解光學(xué)顯微鏡如何在鏡頭上形成圖像,有必要了解焦點和焦距的概念。 

  • 焦點 - 焦點是當(dāng)您將光線放大到地面時的熱點。

  • 焦距 - 焦距是鏡頭和焦點之間的距離。 

    在光學(xué)顯微鏡中,會聚透鏡的曲率半徑越小,焦點就越短。這就解釋了為什么大直徑的鏡片可能比直徑較小的鏡片更有效。

    用于科學(xué)成像的掃描電子顯微鏡 (SEM) 

    在掃描電子顯微鏡 (SEM) 中,使用電子束而不是可見光來照亮樣品。充滿能量的電子落在樣品上時,會發(fā)出信號,揭示固體樣品的化學(xué)成分、質(zhì)地、晶體結(jié)構(gòu)和材料取向。 

    這使觀察者能夠在電子落到樣品上時注意到它們的影響。 

    探測器 

    SEM 具有以下三種類型的檢測器: 

    1.二次電子探測器 (SED)

    當(dāng)二次電子與樣品相互作用時,它們會產(chǎn)生巨大的反射角。因此,SED 有助于獲取詳細的地形信息。

    2.背散射電子探測器 (BSED)

    背散射電子具有較小的反射角,可以進一步穿透樣品。因此,BSED 向觀眾提供了基本的地形和組成信息。 

    3.能量色散譜檢測器 (EDS)

    EDS 為查看者提供了 SED 和 BSED 都無法提供的詳細化學(xué)成分信息。   

    動能和信號發(fā)射 

    SEM 中使用的高能電子產(chǎn)生大量動能。一旦它們落在固體樣品上,它們就會發(fā)出許多信號。這種電子-樣品相互作用包括產(chǎn)生圖像的二次電子和背散射電子、識別晶體結(jié)構(gòu)方向的衍射背散射電子、用于分析元素和連續(xù) X 射線的光子、熱和可見光。   

    光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的區(qū)別

    很明顯,這兩臺機器在組成和功能上存在差異,但這對您的實驗有何影響?什么時候應(yīng)該使用光學(xué)顯微鏡與 SEM?

    操作難度 

    光學(xué)顯微鏡是最古老和最簡單的,非常易于使用。使用此顯微鏡,您可以分析水或空氣中的樣品以及自然色的樣品。這使得光學(xué)顯微鏡成為科學(xué)成像的一種不太復(fù)雜的替代方案。 

    掃描電子顯微鏡通常比光學(xué)顯微鏡更大、更復(fù)雜,但最近的發(fā)展也通過引入易于使用的成像工具彌合了這一差距。高分辨率電子顯微鏡現(xiàn)在允許觀察者查看整個樣品,只需點擊一下即可在樣品周圍導(dǎo)航。 

    分辨率

    在顯微鏡研究中,顯微鏡的分辨率是可以看到的最小細節(jié)。通常,光束的波長直接影響顯微鏡的分辨率。 

    掃描電子顯微鏡往往比光學(xué)顯微鏡具有更高的分辨率,這意味著它們可以提供更詳細的固體樣品視圖。  

    波長     

    在光學(xué)顯微鏡中,分辨率僅限于可見光,因此波長往往為 400-700 納米。這意味著這些顯微鏡只能提供 1500 倍的放大倍率和 200 nm 的最小分辨率。  

    相反,掃描電子顯微鏡中使用的光束包含的電子能量是可見光的數(shù)千倍。這就是為什么這些先進顯微鏡的焦深和分辨率如此之高的原因。 

    哪種顯微鏡更適合科學(xué)成像?

    光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡各有利弊。雖然光學(xué)顯微鏡易于使用,但 SEM 的高度聚焦分辨率卻吸引了專家們的注意。

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