Microscopio elettronico
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Il microscopio elettronico è un tipo di microscopio che non sfrutta la luce come sorgente di radiazioni ma un fascio di elettroni.
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[modifica] Microscopio elettronico a scansione SEM
Nel microscopio elettronico a scansione (o SEM - Scanning Electron Microscope) un fascio di elettroni colpisce il campione che si vuole osservare.
Dal campione vengono emesse numerose particelle fra le quali gli elettroni secondari. Questi elettroni vengono rilevati da uno speciale rivelatore e convertiti in impulsi elettrici. Il fascio non è fisso ma viene fatto scandire: viene cioè fatto passare sul campione in una zona rettangolare, riga per riga, in sequenza. Il segnale degli elettroni secondari viene mandato ad uno schermo (un monitor) dove viene eseguita una scansione analoga. Il risultato è un'immagine in bianco e nero che ha caratteristiche simili a quelle di una normale immagine fotografica. Per questa ragione le immagini SEM sono immediatamente intelligibili ed intuitive da comprendere.
Il potere di risoluzione di un normale microscopio elettronico SEM a catodo di tungsteno si aggira intorno ai 5 nm. L'immagine SEM ha un'elevata profondità di campo. Il campione è sotto alto vuoto (10-5 Torr) poiché l'aria impedirebbe la produzione del fascio (data la bassa energia degli elettroni), e deve essere conduttivo (oppure metallizzato), altrimenti produce cariche elettrostatiche che disturbano la rivelazione dei secondari.
Gli altri segnali emessi dal campione in seguito all'eccitazione del fascio sono: elettroni riflessi (fenomeno di backscattering), elettroni channelling, raggi X, catodoluminescenza, correnti indotte dal fascio e per alcuni tipi di campioni, anche elettroni trasmessi. Questi segnali possono essere rivelati da appositi rivelatori/apparecchiature e sono usati in numerose tecniche di misura: catodoluminescenza, EBIC, spettroscopia EDX (energy dispersive X-ray microanalisys), channelling patterns, ecc.
Esistono anche SEM modificati per determinate applicazioni: con il SEM a pressione variabile low vacuum per esempio si riescono ad analizzare anche campioni biologici non metallizzati o isolanti. Con il cosiddetto "Environmental SEM" inoltre si possono analizzare anche campioni liquidi.
Il microscopio SEM può ottenere immagini tridimensionali anche di oggetti relativamente grandi (come un insetto).
[modifica] Microscopio elettronico a trasmissione TEM
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In un TEM (Transmission Electron Microscope - Microscopio Elettronico a Trasmissione), gli elettroni che costituiscono il fascio, attraversano una sezione dove è stato creato precedentemente il vuoto, per poi passare completamente attraverso il campione. Questo, dunque, deve avere uno spessore estremamente ridotto, compreso tra 50 e 500 nm. Il potere di risoluzione (la minima distanza fra due punti per la quale si possono distinguere come tali e non come uno solo) è di circa 0,2 nm, cioè circa 500.000 volte maggiore di quello dell'occhio umano. Questo tipo di microscopio è fornito,lungo l'asse elettro ottico, di complessi sistemi che utilizzando la modificazione di campi elettrici e magnetici, sono in grado di pilotare gli elettroni attraverso "lenti" magnetiche necessarie ad allargare considerevolmente il fascio di elettroni già passati attraverso il campione per far si che l'immagine risulti ingrandita. Il campione consiste in sezioni, come si è detto, molto sottili, appoggiate su di un piccolo dischetto in rame o nichel (del diametro di pochi millimetri) fenestrato di solito a rete ("retino") in modo che la sezione possa essere osservata tra le sue maglie senza interposizione di vetro (come avviene nel microscopio ottico) che non sarebbe attraversato dagli elettroni. Questi ultimi infatti, avendo energia assai inferiore ai fotoni della luce, non possono attraversare materiali spessi.
Il fascio di elettroni colpisce uno schermo fluorescente (sensibile agli stessi) proiettando su di esso un'immagine reale e fortemente ingrandita della porzione di campione precedentemente attraversata. Questo microscopio fornisce le immagini in bianco e nero, però molte volte si trovano immagini ottenute dallo stesso che sono state successivamente elaborate digitalmente migliorando l'immagine.
La migliore prestazione di un microscopio elettronico a trasmissione è stata ottenuta nel giugno 2003 con l’OAM (One Angstrom Microscope) in uso presso il Lawrence Berkeley National Laboratory negli Stati Uniti, un microscopio elettronico ad alta risoluzione HRTEM: lo strumento ha fornito un’immagine dei singoli atomi di litio di un campione di ossido di litio e cobalto (il litio è l’elemento più leggero dopo l'idrogeno e l'elio). Il "Microscopio Elettronico a Trasmissione" utilizza un fascio di elettroni e non di fotoni, come un Microscopio Ottico, poiché i fotoni che compongono un raggio di luce posseggono un lunghezza d´onda molto maggiore degli elettroni: dato che il potere di risoluzione di un microscopio e´inversamente proporzionale alla lunghezza d´onda della radiazione che utilizza, usando elettroni si raggiunge una risoluzione parecchi ordini di grandezza superiore.
[modifica] Altri microscopi elettronici
Nell’ambito della microscopia elettronica, sono state messe a punto diverse altre tecniche, che consentono prestazioni ancora migliori di quelle dei modelli tradizionali. Il microscopio elettronico a scansione e a trasmissione (Scanning Transmission Electron Microscope, STEM), ad esempio, combina le caratteristiche di un SEM con quelle di un TEM e ha potere risolutivo estremamente elevato, tale da arrivare a distinguere perfino gli atomi del campione.
[modifica] Galleria di immagini
 Fibra di poliestere (SEM). |
 Immagine di polline (SEM). |
 Immagine di Diatomee con ingrandimento 5000X (SEM). |
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 Testa di una formica (SEM) |
 Fibre di amianto (SEM). |
 Occhio di Euphausia superba (SEM). |
 Corpo di un moscerino (SEM). |
 Occhio di moscerino (SEM). |
 Sangue umano (SEM). |
 Retino per microscopio TEM. |
