Che cosa è un microscopio elettronico?

Fig. 2: Interazione fascio di elettroni con campione

Un microscopio elettronico è un microscopio che utilizza un fascio di elettroni accelerati come fonte di illuminazione. Poiché la lunghezza d’onda di un elettrone può essere fino a 100.000 volte più corta di quella dei fotoni a luce visibile, i microscopi elettronici hanno un potere risolutivo più elevato rispetto ai microscopi ottici e possono rivelare la struttura di oggetti più piccoli.

I microscopi elettronici sono usati per studiare la struttura ultra di una vasta gamma di campioni biologici ed inorganici compreso i microrganismi, le cellule, le grandi molecole, i campioni di biopsia, i metalli ed i cristalli. Industrialmente, i microscopi elettronici sono spesso utilizzati per il controllo di qualità e l’analisi dei guasti.

Quando il fascio di elettroni interagisce con il campione, perde energia da una varietà di meccanismi. L’energia persa viene convertita in forme alternative come calore, emissione di elettroni secondari a bassa energia e elettroni retrodiffusi ad alta energia, emissione di luce (catodoluminescenza) o emissioni di raggi X, che forniscono segnali che trasportano informazioni sulle proprietà della superficie del campione, come la sua topografia e composizione. L’immagine visualizzata da un SEM mappa l’intensità variabile di uno qualsiasi di questi segnali nell’immagine in una posizione corrispondente alla posizione del fascio sul campione quando il segnale è stato generato.

I microscopi elettronici sono costosi da costruire e mantenere, ma il capitale e i costi di gestione dei sistemi di microscopio a luce confocale ora si sovrappongono a quelli dei microscopi elettronici di base. I campioni in gran parte devono essere visti nel vuoto, poiché le molecole che compongono l’aria disperderebbero gli elettroni.

I microscopi elettronici a scansione che operano in modalità convenzionale ad alto vuoto di solito visualizzano campioni conduttivi; pertanto i materiali non conduttivi richiedono un rivestimento conduttivo (lega di oro / palladio, carbonio, osmio, ecc.). La modalità a bassa tensione dei microscopi rende possibile l’osservazione di campioni non conduttivi senza rivestimento.

I materiali non conduttivi possono anche essere fotografati da un microscopio elettronico a scansione a pressione variabile (o ambientale). Piccoli campioni stabili come nanotubi di carbonio, frustuli di diatomee e piccoli cristalli minerali (fibre di amianto, ad esempio) non richiedono alcun trattamento speciale prima di essere esaminati al microscopio elettronico. I campioni di materiali idratati, compresi quasi tutti i campioni biologici devono essere preparati in vari modi per stabilizzarli, ridurre il loro spessore ultrasottile sezionamento) e aumentare il loro contrasto ottico elettronico (colorazione).

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