Che cosa è un microscopio elettronico (EM) e come funziona?
Qui confrontiamo due tipi fondamentali di microscopi: microscopi ottici ed elettronici.
Il microscopio elettronico utilizza un fascio di elettroni e le loro caratteristiche ondulatorie per ingrandire l’immagine di un oggetto, a differenza del microscopio ottico che utilizza la luce visibile per ingrandire le immagini., I microscopi ottici convenzionali possono ingrandire da 40 a 2000 volte, ma recentemente sono stati sviluppati microscopi ottici noti come “super-risoluzione” che possono ingrandire le cellule biologiche viventi fino a 20.000 volte o più. Tuttavia, il microscopio elettronico può risolvere caratteristiche che sono più di 1 milione di volte più piccole.
I microscopi elettronici (EMs) funzionano come le loro controparti ottiche tranne che usano un fascio focalizzato di elettroni invece di fotoni per “immagine” il campione e ottenere informazioni sulla sua struttura e composizione.,
I passaggi fondamentali coinvolti in tutti gli EMs:
- Un flusso di elettroni ad alta tensione (di solito 5-100 keV) è formato dalla sorgente di elettroni (di solito un tungsteno riscaldato o un filamento di emissione di campo) e accelerato nel vuoto verso il campione utilizzando un potenziale elettrico positivo.
- Questo flusso è confinato e focalizzato utilizzando aperture metalliche e lenti magnetiche in un fascio monocromatico sottile e focalizzato.
- Questo fascio è focalizzato sul campione utilizzando una lente magnetica.
- Le interazioni si verificano all’interno del campione irradiato, influenzando il fascio di elettroni.,
- Queste interazioni ed effetti vengono rilevati e trasformati in un’immagine.
Alla fine del 19 ° secolo, i fisici si resero conto che l’unico modo per migliorare il microscopio ottico era usare radiazioni di una lunghezza d’onda molto più corta. J. J. Thompson nel 1897 scoprì l’elettrone; altri consideravano le sue proprietà ondulatorie., Nel 1924, Louis deBroglie dimostrò che un fascio di elettroni che viaggiano nel vuoto si comporta come una forma di radiazione di lunghezza d’onda molto corta, ma fu Ernst Ruska che fece il salto per usare queste proprietà ondulatorie degli elettroni per costruire il primo EM e per migliorare il microscopio ottico.,arco impostazioni: il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) e il microscopio elettronico a scansione (SEM); a volte la TEM e SEM sono combinati in un unico strumento, la scansione, microscopio elettronico a trasmissione (STEM):
- TEM: ingrandisce 50 ~50 milioni di volte; il campione appare piatto
- SEM: ingrandisce 5 a ~ 500.000 volte; immagini nitide le caratteristiche di superficie
- ATTACCO: ingrandisce 5 ~50 milioni di volte; il campione appare piatto
Nel TEM, gli elettroni dal cannone elettronico passare attraverso una lente condensatore, prima di incontrare il campione, vicino all’obiettivo., La maggior parte dell’ingrandimento è compiuta dal sistema della lente dell’obiettivo. L’immagine viene visualizzata attraverso una finestra alla base della colonna e fotografata utilizzando pellicola, o più recentemente una telecamera CCD, sollevando lo schermo di visualizzazione fluorescente incernierato.
Nel SEM, gli elettroni del cannone elettronico sono focalizzati in un punto sottile sulla superficie del campione mediante il sistema di lenti. Questo punto viene scansionato attraverso il campione sotto il controllo delle correnti nelle bobine di scansione situate all’interno della lente finale., Gli elettroni secondari a bassa tensione vengono emessi dalla superficie del campione e sono attratti dal rivelatore. Il rilevatore trasmette i segnali a una console elettronica e l’immagine appare sullo schermo di un computer.
A volte i raggi X vengono rilevati e utilizzati per visualizzare gli elementi atomici all’interno dei campioni. Questo può essere molto utile per analizzare il contenuto elementare cellulare o sub-cellulare dei tessuti., I TEMS e i SEM dotati di rivelatori di raggi X sono definiti Microscopi elettronici analitici (AEMS); le analisi che utilizzano tali strumenti sono descritte con vari termini, ad esempio microanalisi a raggi X a sonda elettronica (EPMA o EPXMA) o analisi a raggi X dispersivi di energia (EDX).
Le immagini tomografiche (3-dimensionali o 3-D) possono essere ottenute inclinando e/o ruotando il campione durante l’acquisizione di un’immagine. Recenti sviluppi nell’affettare sezioni molto sottili di tessuti e nell’imaging della faccia del blocco di tessuto, hanno permesso di ottenere immagini 3D sub-cellulari ad alta risoluzione.
