Microscopio elettronico

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Schema di un SEM-EDX: gli elettroni emessi da un cannone, che utilizza un filamento di W o LaB6, giungono al campione in esame dopo essere passati dapprima tra una serie di lenti elettromagnetiche e quindi tra le bobine di deflessione che generano la scansione. I rivelatori ricevono le varie emissioni energetiche generate dal campione.

Il microscopio elettronico è un tipo di microscopio che non sfrutta la luce come sorgente di radiazioni ma un fascio di elettroni. Fu inventato dai tedeschi Ernst Ruska e Max Knoll nel 1931.

Il microscopio elettronico utilizza un fascio di elettroni e non di fotoni, come un microscopio ottico, in quanto i fotoni che compongono un raggio di luce possiedono una lunghezza d´onda molto maggiore rispetto a quella degli elettroni. Dato che il potere di risoluzione di un microscopio è inversamente proporzionale alla lunghezza d´onda della radiazione che esso utilizza, usando un fascio di elettroni è possibile raggiungere una risoluzione parecchi ordini di grandezza superiore.

Storia[modifica | modifica sorgente]

Microscopio elettronico costruito da Ernst Ruska nel 1933
Modello EMT3 della RCA di microscopio elettronico da tavolo, 1950

La prima lente elettromagnetica fu sviluppata nel 1926 da Hans Busch.[1]

Secondo Dennis Gabor, il fisico Leó Szilárd tentò nel 1928 di convincere Busch a fabbricare un microscopio elettronico, per il quale egli aveva ottenuto un brevetto.[2]

Il fisico tedesco Ernst Ruska e l'ingegnere elettronico Max Knoll costruirono nel 1931 il prototipo di un microscopio elettronico con un potere d'ingrandimento di quattrocento; l'apparato costituì la prima dimostrazione dei principi sui quali si basa il microscopio elettronico.[3] Due anni dopo, nel 1933, Ruska costruì un microscopio elettronico che superava la risoluzione ottenibile con un analogo strumento ottico.[3] Per di più, Reinhold Rudenberg, il direttore scientifico della Siemens-Schuckertwerke, ottenne il brevetto per un microscopio elettronico nel maggio del 1931.

Nel 1932, Ernst Lubcke della Siemens & Halske ottenne immagini dal prototipo di un microscopio elettronico applicando i concetti descritti nella domanda di brevetto di Rudenberg. [4]

Cinque anni dopo, nel 1937 finanziò le ricerche di Ernst Ruska e di Bodo von Borries, impiegando il fratello di Ernst, Helmut Ruska, per lo sviluppo di applicazioni del microscopio elettronico, specialmente su campioni biologici.[3][5] Sempre nel 1937, Manfred von Ardenne sperimentò il microscopio elettronico a scansione. [6]

Il primo "pratico" microscopio elettronico fu costruito nel 1938 presso l'Università di Toronto da Eli Franklin Burton e dagli studenti Cecil Hall, James Hillier e Albert Prebus. La Siemens produsse il primo modello "commerciale" di microscopio elettronico a trasmissione (TEM) nel 1939.[7]

Sebbene gli attuali microscopi elettronici, quali strumenti scientifici, siano capaci d'un potere d'ingrandimento di due milioni, essi rimangono basati sul prototipo di Ruska.

Microscopio elettronico a scansione SEM[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Microscopio elettronico a scansione.

Nel microscopio elettronico a scansione 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.

Microscopio elettronico a trasmissione TEM[modifica | modifica sorgente]

Microscopio elettronico (TEM), Siemens del 1969. 1-cavo dell'alta tensione; 2-emissione di elettroni; 3 -motori di centraggio del raggio; 4 -condensatori; 5 -regolazione dei diaframmi; 6-portacampione; 7-obiettivo; 8-proiettori; 9-microscopio ottico stereoscopico; 10-schermo fluorescente; 11-tubi del sistema per produrre il vuoto; 12- spostapreparati; 13controllo del vuoto ed ingrandimenti; 14-manopole di messa a fuoco
Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Microscopio elettronico a trasmissione.

In un "TEM" (Transmission Electron Microscope - Microscopio Elettronico a Trasmissione, in italiano abbreviato in MET), gli elettroni che costituiscono il fascio, attraversano una sezione dove è stato creato precedentemente il vuoto, per poi passare completamente attraverso il campione.

Altri microscopi elettronici[modifica | modifica sorgente]

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[8].

Galleria di immagini[modifica | modifica sorgente]

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Note e riferimenti[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ (DE) Daniel Mathys, Zentrum für Mikroskopie, University of Basel: Die Entwicklung der Elektronenmikroskopie vom Bild über die Analyse zum Nanolabor, p. 8
  2. ^ (EN) Gene Dannen, (1998) Leo Szilard the Inventor: A Slideshow (1998, Budapest, conference talk). dannen.com
  3. ^ a b c Ernst Ruska, Ernst Ruska Autobiography, Nobel Foundation, 1986. URL consultato il 31 gennaio 2010.
  4. ^ (EN) H Gunther Rudenberg e Paul G Rudenberg, Origin and Background of the Invention of the Electron Microscope: Commentary in Advances in Imaging and Electron Physics, vol. 160, Elsevier, 2010.
  5. ^ Kruger DH, Schneck P, Gelderblom HR, Helmut Ruska and the visualisation of viruses in Lancet, vol. 355, nº 9216, maggio 2000, pp. 1713–7. DOI:10.1016/S0140-6736(00)02250-9, PMID 10905259.
  6. ^ (DE) M von Ardenne e D Beischer, Untersuchung von metalloxyd-rauchen mit dem universal-elektronenmikroskop in Zeitschrift Electrochemie, vol. 46, 1940, pp. 270–277. DOI:10.1002/bbpc.19400460406.
  7. ^ James Hillier in Inventor of the Week: Archive, 1º maggio 2003. URL consultato il 31 gennaio 2010.
  8. ^ Albert V Crewe, Wall, J. & Langmore, J., Visibility of a single atom in Science, vol. 168, 1970, pp. 1338–1340. DOI:10.1126/science.168.3937.1338, PMID 17731040.

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