激光共聚焦顯微鏡、掃描電鏡和原子力顯微鏡都是科研領域中常用的成像系統,它們在分辨率、掃描驅動方式、立體成像、工作環(huán)境以及應用范圍等方面存在顯著的區(qū)別。以下是對這三者區(qū)別的詳細介紹:
一、極限分辨率
激光共聚焦顯微鏡:極限分辨率為150nm。它采用極純單色短波可見光做光源成像,通過更換物鏡可改變分辨率和圖像質量。
掃描電鏡:極限分辨率為20nm~0.8nm。它根據電子槍發(fā)射原理不同,采用電子光學成像,主要通過改變電磁透鏡的焦距來改變分辨率。
原子力顯微鏡:極限分辨率為0.1nm。它采用杠桿放大激光測距成像,掃描針尖的曲率半徑決定分辨率。
二、掃描驅動方式
激光共聚焦顯微鏡:使用計算機控制的激光轉鏡控制激光掃描范圍和掃描速度,從而控制放大倍數和圖像質量。
掃描電鏡:計算機控制的掃描線圈控制電子束掃描范圍和掃描速度,從而調節(jié)放大倍數和圖像質量。
原子力顯微鏡:計算機控制的壓電位移傳感器驅動樣品臺X、Y方向掃描,實現掃描范圍和掃描速度調控,從而改變放大倍數和圖像質量。
三、立體成像
激光共聚焦顯微鏡:通過納米精度步進電機驅動樣品在Z軸方向逐層成像,然后軟件將設定的各層圖像合成清晰立體圖像。
掃描電鏡:單幀圖像具有很大景深,但屬于二維圖像,通過立體對技術可實現三維成像。
原子力顯微鏡:成像的本質就是測量表面每個像素點的高低,描繪出立體形貌。每個像素Z方向的數據B須是精確的,否則形貌不準確。
四、工作環(huán)境
激光共聚焦顯微鏡:可以在大氣環(huán)境中進行測試樣品。
掃描電鏡:B須在高真空環(huán)境下進行測試樣品。
原子力顯微鏡:可以在大氣環(huán)境中進行測試樣品,甚至在液體環(huán)境下也能夠保持較好的工作。
五、應用范圍及樣品制備
激光共聚焦顯微鏡:
應用范圍:幾倍到幾千倍,樣品制備簡單。
應用領域:細胞生物學、生物化學、藥理學、生理學、發(fā)育生物學、遺傳學和組胚學、神經生物學、微生物學和寄生蟲學、病理學及病理學臨床應用、免疫學、環(huán)境醫(yī)學和營養(yǎng)學等。
掃描電鏡:
應用范圍:幾倍到幾十萬倍,樣品制備稍微復雜一些,但總體也很簡單。
應用領域:材料科學、納米技術、生物學、半導體行業(yè)、地質學等。
原子力顯微鏡:
應用范圍:幾萬倍到幾千萬倍,要求樣品非常平坦,樣品制備很難。
應用領域:材料科學、生物醫(yī)學研究、納米技術研究、表面物理化學研究等。
綜上所述,激光共聚焦顯微鏡、掃描電鏡和原子力顯微鏡在多個方面存在顯著差異。這些差異使得它們在不同領域的研究中具有各自獨特的優(yōu)勢和適用性。