elektronmikroskop

De elektronmikroskop representerer en viktig variant av det klassiske mikroskopet. Ved hjelp av elektroner kan det avbilde overflaten eller det indre av et objekt.

Hva er et elektronmikroskop?

I tidligere tider ble også elektronmikroskopet kalt Over mikroskop. Det fungerer som et vitenskapelig verktøy som gjør det mulig å utvide objekter visuelt ved bruk av elektroniske stråler, noe som muliggjør en grundigere undersøkelse.

Med et elektronmikroskop kan mye høyere oppløsninger oppnås enn med et lysmikroskop. I beste fall kan lysmikroskop oppnå en forstørrelse på to tusen ganger. Hvis avstanden mellom to punkter er mindre enn halvparten av lysbølgelengden, er det menneskelige øyet ikke lenger i stand til å se dem hver for seg.

Et elektronmikroskop oppnår derimot en forstørrelse på 1: 1 000 000. Dette kan føres tilbake til at bølgene i elektronmikroskopet er betydelig kortere enn lysbølgene. For å eliminere forstyrrende luftmolekyler er elektronstrålen fokusert på gjenstanden i et vakuum ved hjelp av massive elektriske felt.

Det første elektronmikroskopet ble opprettet i 1931 av de tyske elektriske ingeniørene Ernst Ruska (1906-1988) og Max Knoll (1897-1969). Opprinnelig ble imidlertid ingen elektrontransparente gjenstander brukt som bilder, men små gitter laget av metall. Ernst Ruska konstruerte også det første elektronmikroskopet i 1938, som ble brukt til kommersielle formål. I 1986 mottok Ruska Nobelprisen i fysikk for sitt supermikroskop.

Gjennom årene har elektronmikroskopi kontinuerlig blitt utsatt for nye design og tekniske forbedringer, slik at elektronmikroskopet har blitt en uunnværlig del av vitenskapen i dag.

Former, typer og typer

De viktigste grunnleggende typene elektronmikroskop inkluderer skanningselektronmikroskop (SEM) og transmisjonselektronmikroskop (TEM). Det skannende elektronmikroskopet skanner en tynn elektronstråle over en massiv gjenstand. Elektroner eller andre signaler som kommer ut fra objektet eller er spredt tilbake, kan oppdages synkront. Intensitetsverdien til bildepunktet som elektronstrålen oppdager bestemmes av den detekterte strømmen.

Som regel kan de bestemte data vises på en tilkoblet skjerm. På denne måten kan brukeren følge strukturen i bildet i sanntid. Når du skanner med de elektroniske bjelkene, er elektronmikroskopet begrenset til overflaten av objektet. For visualisering dirigerer instrumentet bildene over en lysstoffrør. Etter å ha tatt bilder, kan bildene forstørres opp til 1: 200.000.

Når du bruker et transmisjonselektronmikroskop laget av Ernst Ruska, bestråles objektet som skal undersøkes, som må være passende tynt, av elektronene. Den passende tykkelse på objektet varierer mellom noen få nanometer og flere mikrometer, noe som avhenger av atomantallet til atomer i objektmaterialet, ønsket oppløsning og nivået på akselerasjonsspenningen. Jo lavere akselerasjonsspenning og jo høyere atomnummer, jo tynnere må objektet være. Bildet av transmisjonselektronmikroskopet er skapt av de absorberte elektronene.

Ytterligere undertyper av elektronmikroskopet er kyroelektronmikroskop (KEM), som brukes til å undersøke komplekse proteinstrukturer, og høyspent elektronmikroskop, som har et veldig høyt akselerasjonsområde. Den brukes til å representere store gjenstander.

Struktur og funksjonalitet

Strukturen til et elektronmikroskop ser ut til å ha lite til felles med et lysmikroskop. Men det er paralleller. Elektronpistolen er plassert på toppen. I det enkleste tilfellet kan det være en wolframtråd. Dette varmes opp og avgir elektroner. Elektronstrålen er fokusert av elektromagneter som har en ringformet form. Elektromagnetene ligner linsene i lysmikroskopet.

Den fine elektronstrålen kan nå uavhengig slå elektroner ut av prøven. Elektronene blir deretter fanget opp igjen av en detektor, hvorfra et bilde kan genereres. Hvis elektronstrålen ikke beveger seg, kan bare et punkt avbildes. Hvis et område blir skannet, skjer det imidlertid en endring. Elektronstrålen avbøyes av elektromagneter og føres linje for linje over objektet som skal undersøkes. Denne skanningen muliggjør et forstørret og høyoppløselig bilde av objektet.

Hvis sensoren ønsker å komme nærmere objektet, trenger han bare å redusere området som elektronstrålen blir skannet fra. Jo mindre skanneområde, jo større blir objektet vist.

Det første elektronmikroskopet som ble konstruert forstørret gjenstandene det undersøkte 400 ganger. I dag kan instrumentene til og med forstørre et objekt 500 000 ganger.

Medisinske og helsemessige fordeler

Elektronmikroskopet er en av de viktigste oppfinnelsene for medisin og vitenskapelige felt som biologi. Fantastiske undersøkelsesresultater kan oppnås med instrumentet.

Spesielt viktig for medisinen var det faktum at virus nå også kunne undersøkes med et elektronmikroskop. Virus er mange ganger mindre enn bakterier, slik at de ikke kan vises i detalj med et lysmikroskop.

Innsiden av en celle kan heller ikke utforskes med lysmikroskop. Med elektronmikroskopet endret dette seg imidlertid. I dag kan farlige sykdommer som AIDS (HIV) eller rabies undersøkes mye bedre med elektroniske mikroskop.

Imidlertid har elektronmikroskopet også noen ulemper. For eksempel kan objektene som undersøkes påvirkes av elektronstrålen fordi den varmes opp eller de raske elektronene kolliderer med hele atomer. I tillegg er anskaffelses- og vedlikeholdskostnadene for et elektronmikroskop veldig høye. Av denne grunn brukes instrumentene hovedsakelig av forskningsinstitutter eller private tjenesteleverandører.