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(jì)，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?yàn)樗ㄟ^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(diǎn)和焦距的概念。 

• 焦點(diǎn) - 焦點(diǎn)是當(dāng)您將光線放大到地面時的熱點(diǎn)。

• 焦距 - 焦距是鏡頭和焦點(diǎn)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(diǎn)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(xì)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(jìn)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(xì)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(jī)器在組成和功能上存在差異，但這對您的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(xì)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(xì)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(jìn)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。