Pourquoi la résolution d'un microscope électronique est-elle supérieure à celle d'un microscope optique
Le grossissement d'un microscope optique est inférieur à celui d'un microscope électronique. Un microscope optique ne peut observer que des structures microscopiques telles que des cellules et des chloroplastes, tandis qu'un microscope électronique peut observer des structures submicroscopiques, c'est-à-dire la structure d'organites, de virus, de bactéries, etc.
Un microscope électronique projette un faisceau d'électrons accélérés et agrégés sur un échantillon très fin, où les électrons entrent en collision avec les atomes de l'échantillon pour changer de direction, entraînant une diffusion angulaire tridimensionnelle. La taille de l’angle de diffusion est liée à la densité et à l’épaisseur de l’échantillon, ce qui permet de former des images avec différentes nuances. Les images seront affichées sur des appareils d'imagerie (tels que des écrans fluorescents, des films et des composants de couplage photosensibles) après amplification et mise au point.
En raison de la très courte longueur d'onde de De Broglie des électrons, la résolution d'un microscope électronique à transmission est beaucoup plus élevée que celle d'un microscope optique, atteignant 0.1-0,2 nm et un grossissement de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs millions. de fois. Par conséquent, l’utilisation de la microscopie électronique à transmission peut être utilisée pour observer la structure fine des échantillons, et même pour observer la structure d’une seule rangée d’atomes, qui est des dizaines de milliers de fois plus petite que la plus petite structure observée par microscopie optique. La TEM est une méthode analytique importante dans de nombreux domaines scientifiques liés à la physique et à la biologie, tels que la recherche sur le cancer, la virologie, la science des matériaux, ainsi que la nanotechnologie, la recherche sur les semi-conducteurs, etc.
La plus haute résolution d'un microscope optique
200 nanomètres. La résolution d'un microscope optique (avec des longueurs d'onde de lumière visible allant de 770 à 390 nanomètres) est étroitement liée à la plage de focalisation du faisceau lumineux. Dans les années 1870, le physicien allemand Ernst Abbe l’a découvert.
La lumière visible, en raison de ses caractéristiques ondulatoires, subit une diffraction, rendant le faisceau incapable de se concentrer à l'infini. Selon cette loi d'Abbe, le diamètre minimum pour focaliser la lumière visible est le tiers de la longueur d'onde de l'onde lumineuse.
Cela fait 200 nanomètres. Depuis plus d'un siècle, la « limite d'Abbe » de 200 nanomètres est considérée comme la limite de résolution théorique des microscopes optiques, et les objets plus petits que cette taille doivent être observés à l'aide d'un microscope électronique ou d'un microscope à balayage tunnel.
L'ouverture numérique, également connue sous le nom de rapport d'ouverture, en abrégé NA ou A, est le paramètre principal de l'objectif et du condenseur et est directement proportionnelle à la résolution du microscope. L'ouverture numérique de l'objectif sec est de 0.05-0.95, et l'ouverture numérique de l'objectif immergé dans l'huile (huile de cèdre) est de 1,25.
La distance de travail fait référence à la distance entre la lentille avant de l'objectif et le verre de protection de l'échantillon lorsque l'échantillon observé est le plus clair. La distance de travail de l'objectif est liée à sa distance focale. Plus la distance focale de l'objectif est longue, plus le grossissement est faible et plus sa distance de travail est longue.
La fonction de l'objectif est d'agrandir l'échantillon pour la première fois, et c'est l'élément le plus important qui détermine les performances du microscope : le niveau de résolution. La résolution est également connue sous le nom de résolution ou pouvoir de résolution. L'ampleur de la résolution est exprimée par la valeur numérique de la distance de résolution (la distance minimale entre deux points d'objet pouvant être distingués).
À une distance claire de 25 cm, deux objets distants de 0.073 mm peuvent être clairement vus par l'œil humain normal. Cette valeur de 0,073 mm correspond à la distance de résolution de l'œil humain normal. Plus la distance de résolution d'un microscope est petite, plus sa résolution est élevée et meilleures sont ses performances.
Le grossissement d'un microscope optique est inférieur à celui d'un microscope électronique. Un microscope optique ne peut observer que des structures microscopiques telles que des cellules et des chloroplastes, tandis qu'un microscope électronique peut observer des structures submicroscopiques, c'est-à-dire la structure d'organites, de virus, de bactéries, etc.
Un microscope électronique projette un faisceau d'électrons accélérés et agrégés sur un échantillon très fin, où les électrons entrent en collision avec les atomes de l'échantillon pour changer de direction, entraînant une diffusion angulaire tridimensionnelle. La taille de l’angle de diffusion est liée à la densité et à l’épaisseur de l’échantillon, ce qui permet de former des images avec différentes nuances. Les images seront affichées sur des appareils d'imagerie (tels que des écrans fluorescents, des films et des composants de couplage photosensibles) après amplification et mise au point.
En raison de la très courte longueur d'onde de De Broglie des électrons, la résolution d'un microscope électronique à transmission est beaucoup plus élevée que celle d'un microscope optique, atteignant 0.1-0,2 nm et un grossissement de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs millions. de fois. Par conséquent, l’utilisation de la microscopie électronique à transmission peut être utilisée pour observer la structure fine des échantillons, et même pour observer la structure d’une seule rangée d’atomes, qui est des dizaines de milliers de fois plus petite que la plus petite structure observée par microscopie optique. La TEM est une méthode analytique importante dans de nombreux domaines scientifiques liés à la physique et à la biologie, tels que la recherche sur le cancer, la virologie, la science des matériaux, ainsi que la nanotechnologie, la recherche sur les semi-conducteurs, etc.
La plus haute résolution d'un microscope optique
200 nanomètres. La résolution d'un microscope optique (avec des longueurs d'onde de lumière visible allant de 770 à 390 nanomètres) est étroitement liée à la plage de focalisation du faisceau lumineux. Dans les années 1870, le physicien allemand Ernst Abbe l’a découvert.
La lumière visible, en raison de ses caractéristiques ondulatoires, subit une diffraction, rendant le faisceau incapable de se concentrer à l'infini. Selon cette loi d'Abbe, le diamètre minimum pour focaliser la lumière visible est le tiers de la longueur d'onde de l'onde lumineuse.
Cela fait 200 nanomètres. Depuis plus d'un siècle, la « limite d'Abbe » de 200 nanomètres est considérée comme la limite de résolution théorique des microscopes optiques, et les objets plus petits que cette taille doivent être observés à l'aide d'un microscope électronique ou d'un microscope à balayage tunnel.
L'ouverture numérique, également connue sous le nom de rapport d'ouverture, en abrégé NA ou A, est le paramètre principal de l'objectif et du condenseur et est directement proportionnelle à la résolution du microscope. L'ouverture numérique de l'objectif sec est de 0.05-0.95, et l'ouverture numérique de l'objectif immergé dans l'huile (huile de cèdre) est de 1,25.
La distance de travail fait référence à la distance entre la lentille avant de l'objectif et le verre de protection de l'échantillon lorsque l'échantillon observé est le plus clair. La distance de travail de l'objectif est liée à sa distance focale. Plus la distance focale de l'objectif est longue, plus le grossissement est faible et plus sa distance de travail est longue.
La fonction de l'objectif est d'agrandir l'échantillon pour la première fois, et c'est l'élément le plus important qui détermine les performances du microscope : le niveau de résolution. La résolution est également connue sous le nom de résolution ou pouvoir de résolution. L'ampleur de la résolution est exprimée par la valeur numérique de la distance de résolution (la distance minimale entre deux points d'objet pouvant être distingués).
À une distance claire de 25 cm, deux objets distants de 0.073 mm peuvent être clairement vus par l'œil humain normal. Cette valeur de 0,073 mm correspond à la distance de résolution de l'œil humain normal. Plus la distance de résolution d'un microscope est petite, plus sa résolution est élevée et meilleures sont ses performances.
