Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο | Εργασία | 2 Σημαντικοί τύποι | Χρήσεις

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

Περιεχόμενα

Τι είναι η μικροσκοπία ηλεκτρονίων;

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο (EM) αναφέρεται σε μια μέθοδο που επιτρέπει την ανάλυση και παρατήρηση εικόνων πολύ υψηλής ανάλυσης διαφόρων ζωντανών και μη ζωντανών δειγμάτων. Αυτοί οι τύποι μικροσκοπίων χρησιμοποιούνται για βιοϊατρική έρευνα προκειμένου να εξεταστεί το λεπτομερές σχήμα και η δομή των ιστών, των κυττάρων, των οργανιδίων και άλλων μακρομοριακών συμπλοκών. Τα ηλεκτρόνια (που λειτουργούν ως πηγή ακτινοβολίας φωτισμού σε αυτήν την περίπτωση) έχουν πολύ μικρά μήκη κύματος που βοηθούν στην παραγωγή υψηλής ανάλυσης εικόνων μικροσκοπίας ηλεκτρονίων. Γενικά, η ηλεκτρονική μικροσκοπία συνδυάζεται με έναν αριθμό βοηθητικών τεχνικών όπως ανοσοσήμανση, λεπτή τομή, αρνητική χρώση κ.λπ. για την εξέταση συγκεκριμένων συγκεκριμένων δομών. Οι ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες μπορούν να παρέχουν σημαντικά δεδομένα σχετικά με τη δομική βάση της λειτουργίας των κυττάρων / ιστών και των κυτταρικών παθήσεων.  

ηλεκτρονικό μικροσκόπιο
Ένα πρώιμο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Πηγή εικόνας: J Μπρου, ανέβηκε στην αγγλόφωνη Wikipedia από en: Χρήστης: Hat'nCoat., Ernst Ruska Electron Microscope - Deutsches Museum - Μόναχο-επεξεργασίαCC BY-SA 3.0

Ποιοι είναι οι τύποι ηλεκτρονικής μικροσκοπίας;

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορεί να είναι δύο διαφορετικών τύπων:

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM): Το Μικροσκόπιο Ηλεκτρονικών Μεταδόσεων χρησιμοποιείται για την προβολή εξαιρετικά λεπτών δειγμάτων όπως μορίων, τμημάτων ιστού κ.λπ. Το TEM είναι παρόμοιο με το τυπικό σύνθετο μικροσκόπιο φωτός με πολλούς τρόπους. Όπως ένα σύνθετο μικροσκόπιο, το ΤΕΜ χρησιμοποιείται για την απεικόνιση του εσωτερικού των βιολογικών κυττάρων σε εξαιρετικά λεπτά στρώματα, τη δομή των πρωτεϊνικών μορίων που έρχεται σε αντίθεση με τη βοήθεια της σκίασης μετάλλων, της δομικής οργάνωσης μορίων σε κυτταροσκελετικά νήματα χρησιμοποιώντας την τεχνική αρνητικής χρώσης, και τη διάταξη μοριακών δομικών πρωτεϊνών σε κυτταρικές μεμβράνες χρησιμοποιώντας την τεχνική κατάγματος-κατάγματος.

Ένα σύγχρονο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης. Πηγή εικόνας; Ντέιβιντ Τ Μόργκαν από το Cambridge, UK, Ηλεκτρονικό μικροσκόπιοCC BY-SA 2.0

Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM): Η σάρωση Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου ή SEM εξαρτάται από την εκπομπή δευτερογενούς ηλεκτρονίου από το άνω στρώμα του δείγματος. Η σάρωση ηλεκτρονικών μικροσκοπίων μπορεί να προσφέρει μεγάλο βάθος εστίασης λόγω του οποίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στερεοφωνικό μικροσκόπιο φωτός. Αυτό μας βοηθά να απεικονίσουμε εξαιρετικά ευαίσθητες και λεπτομερείς δομικές και φυσικές ιδιότητες κυττάρων, ιστών, οργελίων και άλλων μακρομοριακών συμπλοκών που δεν μπορούν να εκτελεστούν με TEM. Η σάρωση ηλεκτρονικών μικροσκοπίων συμπληρώνει τις εφαρμογές της στην καταμέτρηση κυττάρων, τον προσδιορισμό του μεγέθους των μεγεθών μακρομοριακών συμπλοκών και τον έλεγχο της διαδικασίας.

Ο σχεδιασμός μικροσκοπίου ονομάζεται μικροσκόπιο σάρωσης ηλεκτρονίου επειδή αυτό το μικροσκόπιο δημιουργεί εικόνες με σάρωση της επιφάνειας του δείγματος χρησιμοποιώντας δέσμη ηλεκτρονίων. Οι διασκορπισμένες εκπομπές επιφανείας συλλέγονται στη συνέχεια χρησιμοποιώντας ανιχνευτές. Τα SEM μπορούν να κατηγοριοποιηθούν περαιτέρω σε δύο τύπους, τη μικροσκοπία σάρωσης σήραγγας και τη μικροσκοπία ηλεκτρονικής μετάδοσης σάρωσης.

Ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Πηγή εικόνας: Δρ Graham BeardsΜετάδοση και σάρωση JeolCC BY-SA 4.0

Πώς λειτουργεί ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο;

Μια επίδειξη του προκύπτοντος φαινομένου μετά από μια διεγερμένη δέσμη ηλεκτρονίων αλληλεπιδρά με ένα δείγμα. Πηγή εικόνας: Claudionico ~ commonswikiΗλεκτρονική αλληλεπίδραση με το θέμαCC BY-SA 4.0

Η λειτουργία ενός μικροσκοπίου ηλεκτρονίων είναι παρόμοια με εκείνη ενός οπτικού μικροσκοπίου εκτός από το γεγονός ότι η ηλεκτρονική μικροσκοπία περιλαμβάνει τη χρήση δέσμης ηλεκτρονίων για σχηματισμό εικόνας αντί για φωτόνια. Ένα θερμαινόμενο νήμα βολφραμίου ή εκπομπής πεδίου δρα ως πηγή της δέσμης ηλεκτρονίων και εκπέμπει ρεύμα ηλεκτρονίων υψηλής τάσης περίπου 5-100 KeV. Ένα θετικό ηλεκτρικό δυναμικό επιταχύνει περαιτέρω τη δέσμη ηλεκτρονίων σε κενό. Αυτό το ρεύμα ηλεκτρονίων στη συνέχεια εστιάζεται σε μια λεπτή μονοχρωματική δέσμη χρησιμοποιώντας μαγνητικούς φακούς. Η εστιασμένη δέσμη πέφτει πάνω στο δείγμα που αλληλεπιδρά με το υλικό. Αυτά τα μοτίβα αλληλεπίδρασης παρατηρούνται και ανιχνεύονται από την οθόνη φθορισμού και την κάμερα για να σχηματίσουν εικόνες.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας;

Η ηλεκτρονική μικροσκοπία έχει ένα σύνολο πλεονεκτημάτων όπως:

  • Η ηλεκτρονική μικροσκοπία βοηθά στην ανάλυση και παρατήρηση εικόνων πολύ υψηλής ανάλυσης διαφόρων ζωντανών και μη ζωντανών δειγμάτων.
  • Οι ηλεκτρονικές μικροσκοπικές εικόνες μπορούν να παρέχουν σημαντικά δεδομένα σχετικά με τη δομική βάση της λειτουργίας των κυττάρων / ιστών και της κυτταρικής νόσου που δεν επιλύονται σωστά από άλλους τύπους μικροσκοπίων.
  • Η ηλεκτρονική μικροσκοπία επιτρέπει την απεικόνιση εξαιρετικά ευαίσθητων βιολογικών δομών χωρίς να επιβάλλεται οποιαδήποτε βλάβη σε αυτές.
  • Η ηλεκτρονική μικροσκοπία παρέχει εξαιρετικά ακριβείς εικόνες εάν έχει ρυθμιστεί σωστά.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας;

Η ηλεκτρονική μικροσκοπία έχει ένα σύνολο μειονεκτημάτων όπως:

  • Η κατασκευή και η συντήρηση του κόστους λειτουργίας και εγκατάστασης των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων μπορεί να είναι δαπανηρή.
  • Αυτά τα μικροσκόπια πρέπει να τοποθετηθούν σε σταθερά κτίρια με όργανα για την ακύρωση μαγνητικών πεδίων προκειμένου να επιτευχθούν εικόνες υψηλής ανάλυσης.
  • Τα δείγματα που χρησιμοποιούνται στη μικροσκοπία ηλεκτρονίων πρέπει να διατηρούνται σε κενό για να αποφευχθεί η διασπορά των μορίων του αέρα στα ηλεκτρόνια και να παρεμποδιστεί ο σχηματισμός της εικόνας.
  • Αυτά τα μικροσκόπια λειτουργούν γενικά με αγώγιμα δείγματα. Έτσι, τα μη αγώγιμα υλικά απαιτούν αγώγιμη επικάλυψη από κράμα χρυσού / παλλαδίου, άνθρακα, όσμιο κ.λπ. για σωστή απεικόνιση.

Ποιες είναι οι εφαρμογές ενός μικροσκοπίου ηλεκτρονίων;

Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορεί να βρει τις εφαρμογές του σε διάφορα πεδία όπως:

  1. Ημιαγωγός και αποθήκευση δεδομένων: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες διαδικασίες ημιαγωγών και αποθήκευσης δεδομένων, όπως επεξεργασία κυκλώματος, ανάλυση αστοχίας και ανάλυση ελαττωμάτων.
  2. Βιομηχανία: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία χρησιμοποιείται ευρέως για μια σειρά βιομηχανικών εργασιών όπως η άμεση κατασκευή δέσμης δέσμης, ο μικρο-χαρακτηρισμός, η φαρμακευτική QC, η εξόρυξη (ανάλυση απελευθέρωσης ορυκτών), η κλασματογραφία, η έρευνα επιστήμης τροφίμων, η ιατροδικαστική έρευνα και η χημική ή πετροχημική ανάλυση.
  3. Βιολογία και βιοεπιστήμες: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία χρησιμοποιείται ευρέως για μια σειρά βιολογικών ερευνητικών εργασιών όπως η κρυοβιολογία, η μικροσκοπία κρυο-ηλεκτρονίων, η έρευνα φαρμάκων (π.χ. αντιβιοτικά), η διαγνωστική μικροσκοπία ηλεκτρονίων, η ιολογία (π.χ. παρακολούθηση φορτίου ιού), η τομογραφία ηλεκτρονίων, ο εντοπισμός πρωτεϊνών, η ανάλυση σωματιδίων, δομική βιολογία, ανίχνευση σωματιδίων, απεικόνιση ιστών και τοξικολογία.
  4. Έρευνα υλικών: Η ηλεκτρονική μικροσκοπία χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους ερευνητικούς σκοπούς υλικών, όπως πειράματα δυναμικών υλικών, δοκιμές συσκευών και χαρακτηρισμός, In-situ χαρακτηρισμός, Απόθεση που προκαλείται από δέσμη ηλεκτρονίων, ιατρική έρευνα, προσόντα υλικού, νανοπροτυποποίηση και Νανομετρολογία.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη μικροσκοπική επίσκεψη https://lambdageeks.com/optical-microscope/

Σχετικά με το Sanchari Chakraborty

Είμαι πρόθυμος μαθητευόμενος, επί του παρόντος επενδύω στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής και της Φωτονικής. Είμαι επίσης ενεργό μέλος του SPIE (Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής) και του OSI (Optical Society of India). Τα άρθρα μου έχουν ως στόχο να φέρουν στο φως ποιοτικά επιστημονικά ερευνητικά θέματα με απλό αλλά ενημερωτικό τρόπο. Η επιστήμη εξελίσσεται από αμνημονεύτων χρόνων. Γι 'αυτό, προσπαθώ να αξιοποιήσω την εξέλιξη και να το παρουσιάσω στους αναγνώστες.

Ας συνδεθούμε μέσω https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Lambda Geeks