Elektronenmicroscoop: 5 interessante feiten om te weten

by

Inhoud

Wat is elektronenmicroscopie?

Elektronenmicroscoop (EM) verwijst naar een methode die analyse en observatie van afbeeldingen met een zeer hoge resolutie van verschillende levende en niet-levende monsters mogelijk maakt. Dit soort microscopen wordt gebruikt voor biomedisch onderzoek om de gedetailleerde vorm en structuur van weefsels, cellen, organellen en andere macromoleculaire complexen te onderzoeken. Elektronen (die in dit geval fungeren als een bron van verlichtende straling) hebben zeer korte golflengten die helpen bij het produceren van elektronenmicroscopiebeelden met een hoge resolutie. Over het algemeen wordt elektronenmicroscopie gecombineerd met een aantal ondersteunende technieken zoals immunolabeling, dunne coupes, negatieve kleuring, enz. Voor het onderzoeken van bepaalde specifieke structuren. Elektronenmicroscopische beelden kunnen belangrijke gegevens opleveren over de structurele basis van cel- / weefselfunctie en van celziekte.  

elektronen microscoop
Een vroege elektronenmicroscoop. Afbeeldingsbron: J Brouwen, geüpload op de Engelstalige Wikipedia door nl: Gebruiker: Hat'nCoat., Ernst Ruska Elektronenmicroscoop - Deutsches Museum - München-bewerking, CC BY-SA 3.0

Wat zijn de soorten elektronenmicroscopie?

Elektronenmicroscoop kan van twee verschillende typen zijn:

Transmissie-elektronenmicroscoop (TEM): Transmissie-elektronenmicroscoop wordt gebruikt voor het bekijken van extreem dunne specimens zoals moleculen, weefselcoupes, enz. Hierbij kunnen elektronen door dergelijke weefsels gaan om een ​​beeld te projecteren. De TEM is in veel opzichten vergelijkbaar met de typische samengestelde lichtmicroscoop. Net als een samengestelde microscoop wordt TEM gebruikt voor het in beeld brengen van het inwendige van biologische cellen in extreem dunne lagen, de structuur van eiwitmoleculen die wordt gecontrasteerd met behulp van metaalschaduwen, de structurele molecuulorganisatie in cytoskeletfilamenten door gebruik te maken van de negatieve kleuringstechniek. en de rangschikking van structurele eiwitmoleculen in celmembranen door gebruik te maken van de vriesbreuktechniek.

Elektronen microscoop
Een moderne transmissie-elektronenmicroscoop. Afbeeldingsbron; David JMorgan uit Cambridge, VK, Elektronen microscoop, CC BY-SA 2.0

Elektronenmicroscoop (SEM) scannen: Scanning Electron Microscope of SEM is afhankelijk van de emissie van secundaire elektronen uit de bovenste laag van het preparaat. Scanning-elektronenmicroscopen kunnen een grote scherptediepte bieden, waardoor het kan worden gebruikt als een stereolichtmicroscoop. Dit helpt ons om extreem delicate en gedetailleerde structurele en fysische eigenschappen van cellen, weefsels, organellen en andere macromoleculaire complexen in beeld te brengen die niet met TEM kunnen worden uitgevoerd. Scanning-elektronenmicroscopen vinden hun toepassingen in het tellen van cellen, het bepalen van de grootte van de grootte van macromoleculaire complexen en procesbeheersing.

Het microscoopontwerp wordt Scanning-elektronenmicroscoop genoemd omdat deze microscoop beelden genereert door het oppervlak van het monster te scannen met behulp van een elektronenstraal. De verspreide oppervlakte-emissies worden vervolgens verzameld met behulp van detectoren. SEM's kunnen verder worden onderverdeeld in twee typen, scanning tunneling microscopie en scanning transmissie elektronenmicroscopie.

Jeol Transmissie en scannen EM
Een scanning elektronenmicroscoop. Afbeeldingsbron: dr. Graham Beards, Jeol Transmissie en scannen EM, CC BY-SA 4.0

Hoe werkt een elektronenmicroscoop?

800px Electron Interactie met Matter.svg
Een demonstratie van het resulterende fenomeen nadat een geëxciteerde elektronenbundel interageert met een monster. Afbeeldingsbron: Claudionico ~ commonswiki, Elektroneninteractie met materie, CC BY-SA 4.0

De werking van een elektronenmicroscoop is vergelijkbaar met die van een optische microscoop, behalve dat bij elektronenmicroscopie gebruik wordt gemaakt van elektronenbundels voor beeldvorming in plaats van fotonen. Een verwarmd wolfraam- of veldemissiegloeidraad fungeert als een bron van de elektronenbundel en zendt een stroom hoogspanningselektronen uit van ongeveer 5-100 KeV. Een positieve elektrische potentiaal versnelt de elektronenbundel in vacuüm verder. Deze stroom elektronen wordt vervolgens met behulp van magnetische lenzen tot een dunne monochromatische bundel gefocusseerd. De gefocusseerde straal valt op het proefmonster in wisselwerking met het materiaal. deze interactiepatronen worden waargenomen en gedetecteerd door het fluorescerende scherm en de camera om beelden te vormen.

Elektronenmicroscoop 1
Gelabelde delen van een EM. Afbeeldingsbron: Dr Graham Beards, Electron Microscope, gemarkeerd als publiek domein, meer details op Wikimedia Commons

Wat zijn de voordelen van elektronenmicroscopie?

Elektronenmicroscopie heeft een aantal voordelen, zoals:

  • Elektronenmicroscopie helpt bij het analyseren en observeren van afbeeldingen met een zeer hoge resolutie van verschillende levende en niet-levende monsters.
  • Elektronenmicroscopische beelden kunnen belangrijke gegevens opleveren over de structurele basis van cel- / weefselfunctie en van celziekte die niet goed worden opgelost door andere typen microscopen.
  • Elektronenmicroscopie maakt het mogelijk om uiterst delicate biologische structuren in beeld te brengen zonder deze op enige manier te beschadigen.
  • Elektronenmicroscopie levert uiterst nauwkeurige beelden op als deze correct is ingesteld.

Wat zijn de nadelen van elektronenmicroscopie?

Elektronenmicroscopie heeft een aantal nadelen, zoals:

  • Het bouwen en onderhouden van de bedrijfs- en instelkosten van de elektronenmicroscopen kan duur zijn.
  • Deze microscopen moeten in stabiele gebouwen worden geplaatst met instrumenten om magnetische velden te annuleren om afbeeldingen met een hoge resolutie te verkrijgen.
  • De monsters die bij elektronenmicroscopie worden gebruikt, moeten in een vacuüm worden gehouden om te voorkomen dat de luchtmoleculen de elektronen verstrooien en de beeldvorming verstoren.
  • Deze microscopen werken doorgaans met geleidende preparaten. Niet-geleidende materialen vereisen dus een geleidende coating van goud / palladiumlegering, koolstof, osmium, enz. Voor een goede beeldvorming.

Wat zijn de toepassingen van een elektronenmicroscoop?

Elektronenmicroscoop kan zijn toepassingen vinden op verschillende gebieden, zoals:

  1. Halfgeleider- en gegevensopslag: Elektronenmicroscopie wordt veel gebruikt in verschillende halfgeleider- en gegevensopslagprocessen, zoals het bewerken van schakelingen, foutanalyse en defectanalyse.
  2. Industrie: Elektronenmicroscopie wordt op grote schaal gebruikt voor een aantal industriële werkzaamheden, zoals fabricage met directe straalschrijven, microkarakterisering, farmaceutische kwaliteitscontrole, mijnbouw (analyse van minerale bevrijding), fractografie, voedselwetenschappelijk onderzoek, forensisch onderzoek en chemische of petrochemische analyse.
  3. Biologie en levenswetenschappen: Elektronenmicroscopie wordt veel gebruikt voor een aantal biologische onderzoekswerkzaamheden zoals cryobiologie, cryo-elektronenmicroscopie, geneesmiddelenonderzoek (bijv. Antibiotica), diagnostische elektronenmicroscopie, virologie (bijv. Monitoring van virale belasting), elektronentomografie, eiwitlokalisatie, deeltjesanalyse, structurele biologie, deeltjesdetectie, weefselbeeldvorming en toxicologie.
  4. Materiaalonderzoek: Elektronenmicroscopie wordt veel gebruikt in verschillende materiaalonderzoeksdoeleinden, zoals dynamische materiaalexperimenten, testen van apparaten en karakterisering, in-situ karakterisering, Door elektronenstraal geïnduceerde afzetting, medisch onderzoek, materiaalkwalificatie, nanoprototypering, en Nanometrologie.

Bezoek voor meer informatie over microscopie https://techiescience.com/optical-microscope/

Lees meer over Scansonde Microscopie.

Lees ook: