Microscoapele electronice, de la instrumente „primitive” la imagini marite de 2.000.000 de ori

0
394
microscoape_electronice

Microscoapele electronice sunt acele tipuri de microscoape care utilizeaza electroni pentru iluminarea specimenului, fiind mult mai performante decat cele optice. Astfel, cele electronice pot mari imaginile de pana la 2 milioane de ori, pe cand cele obisnuite – de maximum 2.000 de ori.

Primul microscop electronic a aparut in anul 1931, fiind opera inginerilor germani Ernst Ruska si Max Knoll. Acesta se baza pe studiile fizicianului francez Louis de Broglie si, desi era primitiv si destul de nepractic, putea mari imaginile de pana la 400 de ori.

Patentul pentru microscoape electronice apartine insa lui Reinhold Rudenberg, directorul de cercetari al companiei Siemens. Sase ani mai tarziu, Rudenberg a inceput sa ii finanteze pe Ruska, dar si pe fratele acestuia si pe Bodo van Borries, pentru a construi un dispozitiv si mai performant, care urma sa fie folosit in special in cercetarea specimenelor biologice.

In aceeasi perioada, Manfred von Ardenne a inventat microscoapele electronice cu scanare, iar in 1938, Eli Franklin Burton si studentii sai de la Universitatea din Toronto, Cecil Hall, James Hillier si Albert Prebus, au creat primul astfel de dispozitiv cu utilizare practica. Un an mai tarziu, Siemens a inceput productia comerciala a microscoapelor electronice cu transmisie.

Chiar si astazi, cand aceste dispozitive sunt de sute de ori mai performante si nelipsite din laboratoarele de cercetare din lumea intreaga, ele se bazeaza in continuare pe prototipul lui Ruska. Oamenii de stiinta le utilizeaza pentru a examina materiale biologice (celule, microorganisme), molecule mari, probe de biopsie medicala, metale, structuri cristaline, dar si caracteristicile diverselor suprafete. In plus, acestea sunt folosite inclusiv in industrie, pentru inspectia si asigurarea calitatii, mai ales in procesul de fabricare a dispozitivelor semiconductoare.

In prezent, exista patru tipuri de microscoape electronice:

1. Cu transmisie (MET)

Tehnologia folosita de acestea presupune existenta unei raze de electroni la tensiune inalta, emisa de un catod (de obicei filament de wolfram) si focalizata de lentile electrostatice si electromagnetice. Aceasta raza transporta informatii despre structura interna a specimenului pana la sistemul de formare a imaginii. Imaginea este apoi marita de lentilele electromagnetice, fiind inregistrata la coliziunea cu un ecran fluorescent, placa fotografica sau senzor de lumina (senzor CCD) si putand fi apoi transmisa pe ecranul unui calculator.

Recent, folosindu-se un MET si un software pentru a corecta aberatiile de sfericitate, au fost pusi in evidenta doi atomi de siliciu aflati la o distanta de 78 de picometri unul de celalalt (0,00000000078 metri).

2. Cu scanare (MES)

Spre deosebire de MET, unde imaginea specimenului este formata de raza de electroni la tensiune inalta, microscoapele electronice cu scanare produc imagini prin detectia electronilor secundari, cu energie scazuta, emisi in urma excitarii specimenului de catre raza principala de electroni.

De obicei, rezolutia MET este cu un ordin de marime mai mare decat MES, insa acestea din urma produc imagini tridimensionale mai bune, intrucat au o adancime de penetrare mai mare.

3. Cu reflexie (MER)

Acestea se bazeaza tot pe tehnica razelor de electroni incidente pe o suprafata, insa detecteaza raza reflectata, in loc sa utilizeze electronii principali sau secundari.

4. Cu scanare si transmisie (MEST)

Aceste microscoape electronice combina rezolutia inalta a MET cu functionalitatile MES si permit folosirea unei game mult mai variate de tehnici de analiza.

Comentarii Facebook

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here