Différence principale - Microscope optique vs Microscope électronique

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

Qu'est-ce qu'un microscope optique

Les microscopes optiques éclairent leur spécimen en utilisant la lumière visible et utilisent des lentilles pour produire une image agrandie. Les microscopes optiques existent en deux variétés: mono-lentille et composé. Dans les microscopes à lentille unique, une seule lentille est utilisée pour agrandir l'objet alors qu'une lentille composée utilise deux lentilles. À l'aide d'un objectif, une image réelle, inversée et agrandie de l'échantillon est produite à l'intérieur du microscope, puis à l'aide d'une deuxième lentille appelée la 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 (taches vertes) avec une version plus détaillée (à partir d'un autre spécimen) prise à partir d'un microscope électronique ci-dessous.

Qu'est-ce qu'un microscope électronique

Les microscopes électroniques éclairent leur spécimen à l'aide d'un faisceau d'électrons. Les champs magnétiques sont utilisés pour plier les faisceaux d'électrons, de la même manière que les lentilles optiques sont utilisées pour plier les faisceaux de lumière dans les microscopes optiques. Deux types de microscopes électroniques sont largement utilisés: microscope électronique à transmission (MET) et microscope électronique à balayage (MEB). Dans les microscopes électroniques à transmission, le faisceau d'électrons traverse l'échantillon. Un objectif « lentille » (qui est en réalité un aimant) est utilisé pour produire d'abord une image et à l'aide d'une « lentille » de projection, une image agrandie peut être produite sur un écran fluorescent. Dans les microscopes électroniques à balayage, un faisceau d'électrons est tiré sur l'échantillon, ce qui provoque la libération d'électrons secondaires de la surface de l'échantillon. À l'aide d'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 celles du TEM. Cependant, comme les électrons ne sont pas obligés de traverser l'échantillon en SEM, ils peuvent être utilisés pour étudier des échantillons plus épais. De plus, les images produites par SEM révèlent plus de détails de profondeur de la surface.

Image MET d'un chloroplaste (x12000)

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

Résolution

Les 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 subissent une diffraction, la capacité de distinguer deux points sur 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 des 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 ondulatoire des électrons. Les longueur d'onde de Broglie (c'est-à-dire la longueur d'onde associée à un électron) pour les électrons accélérés à des tensions typiques utilisées dans les MET est d'environ 0,01 nm alors que la lumière visible a des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm. Il est donc clair que les faisceaux d'électrons sont capables de révéler beaucoup plus de détails que les faisceaux de lumière visible. En réalité, les résolutions des MET 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 la résolution d'un microscope optique. Les résolutions des SEM sont un peu plus faibles, de l'ordre de 10 nm.

Différence entre le microscope optique et le microscope électronique

Source d'éclairage

Microscope optique utilise des faisceaux de lumière visible (longueur d'onde 400-700 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 courber les rayons lumineux et agrandir les images.

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

Résolution

Microscope optique a des résolutions inférieures à celles des microscopes électroniques, environ 200 nm.

Microscope électronique peut avoir des résolutions de l'ordre de 0,1 nm.

Grossissement

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

Microscopes électroniques peut avoir des grossissements allant 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 nécessite également que les échantillons soient placés sous vide (sinon les électrons peuvent disperser les 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 peut être utilisé sur un ordinateur de bureau.

Microscope électronique est assez grand et pourrait être aussi grand qu'une personne.

Les références

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

Image de courtoisie

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

« Un schéma en coupe simplifié d'un microscope électronique à transmission. » par GrahamColm (Wikipédia, de GrahamColm) [Domaine public], via Wikimedia Commons

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

"Pollen provenant d'une variété de plantes communes…" par le Dartmouth College Electron Microscope Facility (Source et avis de domaine public au Dartmouth College Electron Microscope Facility) [Domaine public], via Wikimedia Commons