Il microscopio elettronico rappresenta un'importante variante del classico microscopio, con l'ausilio di elettroni può visualizzare la superficie o l'interno di un oggetto.
Cos'è un microscopio elettronico?
In passato si chiamava anche microscopio elettronico Sopra il microscopio. Serve come strumento scientifico che consente di ingrandire visivamente gli oggetti mediante l'applicazione di raggi elettronici, il che consente un'indagine più approfondita.
Con un microscopio elettronico, è possibile ottenere risoluzioni molto più elevate rispetto a un microscopio ottico. Nella migliore delle ipotesi, i microscopi ottici possono raggiungere un ingrandimento di duemila volte. Se la distanza tra due punti è inferiore alla metà della lunghezza d'onda della luce, l'occhio umano non è più in grado di vederli separatamente.
Un microscopio elettronico, invece, raggiunge un ingrandimento di 1: 1.000.000. Ciò può essere fatto risalire al fatto che le onde del microscopio elettronico sono notevolmente più corte delle onde di luce. Per eliminare le molecole d'aria che interferiscono, il fascio di elettroni viene focalizzato sull'oggetto nel vuoto mediante massicci campi elettrici.
Il primo microscopio elettronico è stato creato nel 1931 dagli ingegneri elettrici tedeschi Ernst Ruska (1906-1988) e Max Knoll (1897-1969). Inizialmente, tuttavia, non sono stati utilizzati oggetti trasparenti agli elettroni come immagini, ma piccole griglie di metallo. Ernst Ruska costruì anche il primo microscopio elettronico nel 1938, utilizzato per scopi commerciali. Nel 1986, Ruska ha ricevuto il Premio Nobel per la fisica per il suo super microscopio.
Nel corso degli anni, la microscopia elettronica è stata continuamente sottoposta a nuovi progetti e miglioramenti tecnici, tanto che il microscopio elettronico è diventato oggi una parte indispensabile della scienza.
Forme, tipi e tipi
I tipi di base più importanti di microscopi elettronici includono il microscopio elettronico a scansione (SEM) e il microscopio elettronico a trasmissione (TEM). Il microscopio elettronico a scansione scansiona un sottile fascio di elettroni su un oggetto enorme. Gli elettroni o altri segnali che emergono dall'oggetto o sono dispersi indietro possono essere rilevati in modo sincrono. Il valore di intensità del punto dell'immagine rilevato dal fascio di elettroni è determinato dalla corrente rilevata.
Di norma, i dati determinati possono essere visualizzati su uno schermo collegato. In questo modo l'utente è in grado di seguire la struttura dell'immagine in tempo reale. Durante la scansione con i raggi elettronici, il microscopio elettronico è limitato alla superficie dell'oggetto. Per la visualizzazione, lo strumento dirige le immagini su uno schermo fluorescente. Dopo aver scattato le foto, le immagini possono essere ingrandite fino a 1: 200.000.
Quando si utilizza un microscopio elettronico a trasmissione realizzato da Ernst Ruska, l'oggetto da esaminare, che deve essere opportunamente sottile, viene irradiato dagli elettroni. Lo spessore appropriato dell'oggetto varia tra pochi nanometri e diversi micrometri, che dipende dal numero atomico degli atomi del materiale dell'oggetto, dalla risoluzione desiderata e dal livello della tensione di accelerazione. Più bassa è la tensione di accelerazione e maggiore è il numero atomico, più sottile deve essere l'oggetto. L'immagine del microscopio elettronico a trasmissione è creata dagli elettroni assorbiti.
Ulteriori sottotipi del microscopio elettronico sono il microscopio cyroelectron (KEM), che viene utilizzato per esaminare complesse strutture proteiche, e il microscopio elettronico ad alta tensione, che ha un intervallo di accelerazione molto elevato. È usato per rappresentare oggetti di grandi dimensioni.
Struttura e funzionalità
La struttura di un microscopio elettronico sembra avere poco in comune con un microscopio ottico. Ma ci sono paralleli. Il cannone elettronico si trova in alto. Nel caso più semplice, può essere un filo di tungsteno. Questo è riscaldato ed emette elettroni. Il fascio di elettroni è focalizzato da elettromagneti che hanno una forma anulare. Gli elettromagneti sono simili alle lenti del microscopio ottico.
Il sottile fascio di elettroni è ora in grado di far fuoriuscire elettroni dal campione in modo indipendente. Gli elettroni vengono quindi catturati nuovamente da un rilevatore, dal quale è possibile generare un'immagine. Se il fascio di elettroni non si muove, è possibile visualizzare solo un punto. Tuttavia, se un'area viene scansionata, si verifica una modifica. Il fascio di elettroni viene deviato dagli elettromagneti e guidato linea per linea sull'oggetto da esaminare. Questa scansione consente un'immagine ingrandita e ad alta risoluzione dell'oggetto.
Se l'esaminatore vuole avvicinarsi all'oggetto, deve solo ridurre l'area da cui viene scansionato il fascio di elettroni. Più piccola è l'area di scansione, più grande sarà l'oggetto visualizzato.
Il primo microscopio elettronico ad essere costruito ingrandì gli oggetti esaminati 400 volte. Al giorno d'oggi, gli strumenti possono persino ingrandire un oggetto 500.000 volte.
Benefici medici e per la salute
Il microscopio elettronico è una delle invenzioni più importanti per la medicina e i campi scientifici come la biologia. Con lo strumento è possibile ottenere risultati di esami fantastici.
Particolarmente importante per la medicina era il fatto che ora i virus potevano essere esaminati anche con un microscopio elettronico. I virus sono molte volte più piccoli dei batteri, quindi non possono essere mostrati in dettaglio con un microscopio ottico.
Anche l'interno di una cellula non può essere esplorato con precisione con il microscopio ottico. Tuttavia, con il microscopio elettronico questo è cambiato. Oggi, malattie pericolose come l'AIDS (HIV) o la rabbia possono essere studiate molto meglio con i microscopi elettronici.
Tuttavia, il microscopio elettronico presenta anche alcuni svantaggi. Ad esempio, gli oggetti in esame possono essere influenzati dal fascio di elettroni perché si riscalda o gli elettroni rapidi entrano in collisione con interi atomi. Inoltre, i costi di acquisizione e manutenzione di un microscopio elettronico sono molto elevati. Per questo motivo, gli strumenti sono utilizzati principalmente da istituti di ricerca o fornitori di servizi privati.
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