Différence entre le microscope optique et le microscope électronique

Différence principale - Microscope optique vs Microscope électronique

Les microscopes optiques (microscopes optiques) et les microscopes électroniques sont tous deux utilisés pour examiner de très petits objets. le différence principale entre le microscope optique et le microscope électronique est que microscopes à lumière utilisent des faisceaux de lumière pour éclairer l'objet en cours d'examen alors que le microscope électronique utilise des faisceaux d'électrons pour éclairer l'objet.

Qu'est-ce qu'un microscope optique?

Les microscopes optiques éclairent leur échantillon en utilisant la lumière visible et utilisent des lentilles pour produire une image agrandie. Les microscopes optiques existent en deux variétés: lentille unique et composé. Dans les microscopes à une seule lentille, une seule lentille est utilisée pour agrandir l'objet tandis qu'une lentille composée utilise deux lentilles. En utilisant un objectif, une image réelle, inversée et agrandie du spécimen est produite à l'intérieur du microscope puis à l'aide d'une seconde lentille appelée oculaire, l'image formée par l'objectif est encore agrandie.

Image d'une feuille de mousse (Rhizomnium punctatum) au microscope optique (x400). Comparez la taille de ces chloroplastes (gouttes vertes) avec une version plus détaillée (à partir d'un spécimen différent) extraite d'un microscope électronique ci-dessous.

Qu'est-ce qu'un microscope électronique?

Les microscopes électroniques éclairent leur échantillon à l'aide d'un faisceau d'électrons. Les champs magnétiques sont utilisés pour courber les faisceaux d’électrons, à l’instar des lentilles optiques pour courber les faisceaux de lumière dans des microscopes optiques. Deux types de microscopes électroniques sont largement utilisés: microscope électronique à transmission (TEM) et Microscope électronique à balayage (SEM). Dans les microscopes électroniques à transmission, le faisceau d'électrons passe à travers le spécimen. Un objectif «objectif» (qui est en réalité un aimant) est utilisé pour produire d'abord une image et, à l'aide d'un «objectif» de projection, une image agrandie peut être produite sur un écran fluorescent. Dans les microscopes électroniques à balayage, un faisceau d'électrons est déclenché sur l'échantillon, ce qui provoque la libération d'électrons secondaires de la surface de l'échantillon. En utilisant une anode, ces électrons de surface peuvent être collectés et la surface peut être «cartographiée».

En règle générale, la résolution des images SEM n'est pas aussi élevée que celle de TEM. Cependant, comme les électrons ne sont pas obligés de traverser l'échantillon en microscopie électronique à balayage, ils peuvent être utilisés pour étudier des échantillons plus épais. De plus, les images produites par SEM révèlent des détails plus profonds de la surface.

Image TEM d'un chloroplaste (x12000)

Une image SEM de pollen de différentes plantes (x500). Notez le détail de la profondeur.

Résolution

le résolution d’une image décrit la capacité de distinguer deux points différents dans une image. Une image avec une résolution plus élevée est plus nette et plus détaillée. Étant donné que les ondes lumineuses sont soumises à la diffraction, la capacité de distinguer deux points d'un objet est intimement liée à la longueur d'onde de la lumière utilisée pour visualiser l'objet. Ceci est expliqué dans le Critère de Rayleigh. Une onde ne peut pas non plus révéler de détails avec une séparation spatiale inférieure à sa longueur d'onde. Cela signifie que plus la longueur d'onde utilisée pour visualiser un objet est petite, plus l'image est nette..

Les microscopes électroniques utilisent la nature d'onde des électrons. le longueur d'onde deBroglie (c'est-à-dire la longueur d'onde associée à un électron) pour des électrons accélérés à des tensions typiques utilisées dans les MET est d'environ 0,01 nm, tandis que la lumière visible a des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm. Il est donc clair que les faisceaux d’électrons peuvent révéler beaucoup plus de détails que les faisceaux de lumière visible. En réalité, les résolutions des TEM ont tendance à être de l'ordre de 0,1 nm au lieu de 0,01 nm en raison des effets du champ magnétique, mais la résolution est toujours environ 100 fois meilleure que celle d'un microscope optique. Les résolutions des SEM sont un peu plus basses, de l'ordre de 10 nm.

Différence entre le microscope optique et le microscope électronique

Source d'illumination

Microscope optique utilise des faisceaux de lumière visible (longueur d'onde de 400 à 700 nm) pour éclairer l'échantillon.

Microscope électronique utilise des faisceaux d'électrons (longueur d'onde ~ 0,01 nm) pour éclairer l'échantillon.

Technique de loupe

Microscope optique utilise des lentilles optiques pour plier les rayons de lumière et grossir les images.

Microscope électronique utilise des aimants pour courber les rayons d'électrons et agrandir les images.

Résolution

Microscope optique a des résolutions plus basses comparées aux microscopes électroniques, environ 200 nm.

Microscope électronique peut avoir des résolutions de l'ordre 0.1 nm.

Grossissement

Microscopes optiques pourrait avoir des grossissements d'environ ~ × 1000.

Microscopes électroniques peut avoir des grossissements jusqu'à ~ × 500000 (SEM).

Opération

Microscope optique n'a pas nécessairement besoin d'une source d'électricité pour fonctionner.

Microscope électronique nécessite de l'électricité pour accélérer les électrons. Il exige également que les échantillons soient placés dans un vide (sinon les électrons risquent de se disperser des molécules d'air), contrairement aux microscopes optiques..

Prix

Microscope optique est beaucoup moins cher que les microscopes électroniques.

Microscope électronique est comparativement plus cher.

Taille

Le microscope optique est petit et pourrait être utilisé sur un bureau.

Microscope électronique est assez grande et peut être aussi grande qu'une personne.

Références

Young, H. D., et Freedman, R. A. (2012). La physique universitaire de Sears et Zemansky: avec la physique moderne. Addison-Wesley.

Courtoisie d'image

“Punktiertes Wurzelsternmoos (Rhizomnium punctatum), Laminazellen, 400x vergrößert ”de Kristian Peters - Fabelfroh (photographié par Kristian Peters) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

“Schéma simplifié en coupe transversale d'un microscope électronique à transmission.” Par GrahamColm (Wikipedia, de GrahamColm) [domaine public], via le site Wikimedia Commons

“Chloroplast 12000x” de Bela Hausmann (Travail personnel) [CC BY-SA 2.0], via flickr

«Pollen d'une variété de plantes communes…» par le microscope électronique du Dartmouth College (avis de la source et du domaine public sur le microscope électronique du Dartmouth College) [Domaine public], via Wikimedia Commons