elektron mikroskop

De elektron mikroskop representerar en viktig variant av det klassiska mikroskopet och med hjälp av elektroner kan det bilda ytan eller det inre av ett objekt.

Vad är ett elektronmikroskop?

I tidigare tider kallades också elektronmikroskopet Över mikroskop. Det fungerar som ett vetenskapligt verktyg som gör att objekt kan förstoras visuellt genom användning av elektroniska strålar, vilket möjliggör en mer ingående undersökning.

Med ett elektronmikroskop kan mycket högre upplösningar uppnås än med ett ljusmikroskop. I bästa fall kan ljusmikroskop uppnå en förstoring på två tusen gånger. Om avståndet mellan två punkter är mindre än hälften av ljusvåglängden kan det mänskliga ögat inte längre se dem separat.

Ett elektronmikroskop å andra sidan uppnår en förstoring på 1: 1 000 000. Detta kan spåras tillbaka till att vågorna i elektronmikroskopet är avsevärt kortare än ljusvågorna. För att eliminera störande luftmolekyler fokuseras elektronstrålen på föremålet i ett vakuum med hjälp av massiva elektriska fält.

Det första elektronmikroskopet skapades 1931 av de tyska elektroteknikerna Ernst Ruska (1906-1988) och Max Knoll (1897-1969). Inledningsvis användes emellertid inga elektrontransparenta objekt som bilder, utan små metallgaller. Ernst Ruska konstruerade också det första elektronmikroskopet 1938, som användes för kommersiella ändamål. 1986 fick Ruska Nobelpriset i fysik för sitt supermikroskop.

Under åren har elektronmikroskopi kontinuerligt utsatts för nya konstruktioner och tekniska förbättringar, så att elektronmikroskopet har blivit en oumbärlig del av vetenskapen idag.

Former, typer och typer

De viktigaste grundtyperna av elektronmikroskop inkluderar skanningselektronmikroskop (SEM) och transmissionselektronmikroskop (TEM). Det avsökande elektronmikroskopet skannar en tunn elektronstråle över ett massivt föremål. Elektroner eller andra signaler som kommer ut från objektet eller sprids tillbaka kan detekteras synkront. Intensitetsvärdet för den bildpunkt som elektronstrålen detekterar bestäms av den detekterade strömmen.

Som regel kan de bestämda uppgifterna visas på en ansluten skärm. På detta sätt kan användaren följa bildens struktur i realtid. Vid skanning med elektroniska strålar är elektronmikroskopet begränsat till ytan på objektet. För visualisering riktar instrumentet bilderna över en lysrörsskärm. Efter att ha tagit bilder kan bilderna förstoras upp till 1: 200 000.

När man använder ett transmissionselektronmikroskop tillverkat av Ernst Ruska, bestrålas objektet som ska undersökas, vilket måste vara lämpligt tunt, av elektronerna. Objektets lämpliga tjocklek varierar mellan några nanometer och flera mikrometer, vilket beror på atomantalet för objektets materialets atomer, den önskade upplösningen och nivån på accelerationsspänningen. Ju lägre accelerationsspänning och desto högre atomantal, desto tunnare måste objektet vara. Bilden av transmissionselektronmikroskopet skapas av de absorberade elektronerna.

Ytterligare subtyper av elektronmikroskopet är cyroelektronmikroskopet (KEM), som används för att undersöka komplexa proteinstrukturer, och högspänningselektronmikroskopet, som har ett mycket högt accelerationsområde. Det används för att representera stora föremål.

Struktur och funktionalitet

Strukturen hos ett elektronmikroskop verkar ha lite gemensamt med ett ljusmikroskop. Men det finns paralleller. Elektronpistolen är placerad på toppen. I det enklaste fallet kan det vara en volframtråd. Detta värms upp och avger elektroner. Elektronstrålen fokuseras av elektromagneter som har en ringform. Elektromagneterna liknar linserna i ljusmikroskopet.

Den fina elektronstrålen kan nu självständigt slänga elektroner ur provet. Elektronerna fångas sedan igen av en detektor, från vilken en bild kan genereras. Om elektronstrålen inte rör sig kan endast en punkt avbildas. Men om ett område skannas inträffar en förändring. Elektronstrålen avböjs av elektromagneter och styrs linje för linje över objektet som ska undersökas. Denna skanning möjliggör en förstorad och högupplöst bild av objektet.

Om granskaren vill komma närmare objektet behöver han bara minska det område som elektronstrålen skannas från. Ju mindre skanningsområdet, desto större visas objektet.

Det första elektronmikroskopet som konstruerades förstorade de objekt som det undersöktes 400 gånger. Numera kan instrumenten till och med förstora ett objekt 500 000 gånger.

Medicinska & hälsofördelar

Elektronmikroskopet är en av de viktigaste uppfinningarna för medicin och vetenskapliga områden som biologi. Fantastiska undersökningsresultat kan uppnås med instrumentet.

Särskilt viktigt för medicinen var det faktum att virus nu också kunde undersökas med ett elektronmikroskop. Virus är många gånger mindre än bakterier, så att de inte kan visas i detalj med ett ljusmikroskop.

Insidan av en cell kan inte heller undersökas exakt med ljusmikroskopet. Men med elektronmikroskopet förändrades detta. I dag kan farliga sjukdomar som AIDS (HIV) eller rabies forskas mycket bättre med elektroniska mikroskop.

Elektronmikroskopet har emellertid också några nackdelar. Exempelvis kan de objekt som undersöks påverkas av elektronstrålen eftersom den värms upp eller de snabba elektronerna kolliderar med hela atomer. Dessutom är anskaffnings- och underhållskostnaderna för ett elektronmikroskop mycket höga. Av denna anledning används instrumenten främst av forskningsinstitut eller privata tjänsteleverantörer.