microscope électronique

le microscope électronique représente une variante importante du microscope classique qui, à l'aide d'électrons, peut imager la surface ou l'intérieur d'un objet.

Qu'est-ce qu'un microscope électronique?

Dans les temps anciens, le microscope électronique était également appelé Au microscope. Il sert d'outil scientifique qui permet aux objets d'être agrandis visuellement par l'application de rayons électroniques, ce qui permet une investigation plus approfondie.

Avec un microscope électronique, des résolutions beaucoup plus élevées peuvent être obtenues qu'avec un microscope optique. Dans le meilleur des cas, les microscopes optiques peuvent atteindre un grossissement de deux mille fois. Si la distance entre deux points est inférieure à la moitié de la longueur d'onde lumineuse, l'œil humain n'est plus en mesure de les voir séparément.

Un microscope électronique, en revanche, atteint un grossissement de 1: 1 000 000. Cela peut être attribué au fait que les ondes du microscope électronique sont considérablement plus courtes que les ondes lumineuses. Afin d'éliminer les molécules d'air interférentes, le faisceau d'électrons est focalisé sur l'objet dans le vide au moyen de champs électriques massifs.

Le premier microscope électronique a été créé en 1931 par les ingénieurs électriciens allemands Ernst Ruska (1906-1988) et Max Knoll (1897-1969). Au départ, cependant, aucun objet transparent aux électrons n'était utilisé comme image, mais de petites grilles en métal. Ernst Ruska a également construit le premier microscope électronique en 1938, qui a été utilisé à des fins commerciales. En 1986, Ruska a reçu le prix Nobel de physique pour son super microscope.

Au fil des ans, la microscopie électronique a été continuellement soumise à de nouvelles conceptions et améliorations techniques, de sorte que le microscope électronique est devenu un élément indispensable de la science aujourd'hui.

Formes, types et types

Les types de base les plus importants de microscopes électroniques comprennent le microscope électronique à balayage (SEM) et le microscope électronique à transmission (TEM). Le microscope électronique à balayage scanne un mince faisceau d'électrons sur un objet massif. Les électrons ou autres signaux qui émergent de l'objet ou qui sont dispersés peuvent être détectés de manière synchrone. La valeur d'intensité du point d'image que le faisceau d'électrons détecte est déterminée par le courant détecté.

En règle générale, les données déterminées peuvent être affichées sur un écran connecté. De cette manière, l'utilisateur peut suivre la structure de l'image en temps réel. Lors du balayage avec les faisceaux électroniques, le microscope électronique est limité à la surface de l'objet. Pour la visualisation, l'instrument dirige les images sur un écran fluorescent. Après avoir pris des photos, les images peuvent être agrandies jusqu'à 1: 200 000.

Lors de l'utilisation d'un microscope électronique à transmission fabriqué par Ernst Ruska, l'objet à examiner, qui doit être suffisamment fin, est irradié par les électrons. L'épaisseur appropriée de l'objet varie entre quelques nanomètres et plusieurs micromètres, ce qui dépend du numéro atomique des atomes du matériau objet, de la résolution souhaitée et du niveau de la tension d'accélération. Plus la tension d'accélération est basse et plus le numéro atomique est élevé, plus l'objet doit être mince. L'image du microscope électronique à transmission est créée par les électrons absorbés.

D'autres sous-types du microscope électronique sont le microscope cyroélectronique (KEM), qui est utilisé pour examiner des structures protéiques complexes, et le microscope électronique à haute tension, qui a une plage d'accélération très élevée. Il est utilisé pour représenter de grands objets.

Structure et fonctionnalité

La structure d'un microscope électronique semble avoir peu de points communs avec un microscope optique. Mais il y a des parallèles. Le canon à électrons est situé sur le dessus. Dans le cas le plus simple, il peut s'agir d'un fil de tungstène. Celui-ci est chauffé et émet des électrons. Le faisceau d'électrons est focalisé par des électroaimants de forme annulaire. Les électroaimants sont similaires aux lentilles du microscope optique.

Le faisceau d'électrons fin est maintenant capable d'éliminer indépendamment les électrons de l'échantillon. Les électrons sont ensuite capturés à nouveau par un détecteur, à partir duquel une image peut être générée. Si le faisceau d'électrons ne bouge pas, un seul point peut être imagé. Cependant, si une zone est numérisée, un changement se produit. Le faisceau d'électrons est dévié par des électroaimants et guidé ligne par ligne sur l'objet à examiner. Cette numérisation permet une image agrandie et haute résolution de l'objet.

Si l'examinateur veut se rapprocher de l'objet, il lui suffit de réduire la zone à partir de laquelle le faisceau d'électrons est balayé. Plus la zone de numérisation est petite, plus l'objet s'affiche grand.

Le premier microscope électronique à être construit a agrandi les objets qu'il a examinés 400 fois. De nos jours, les instruments peuvent même agrandir un objet 500 000 fois.

Avantages médicaux et de santé

Le microscope électronique est l'une des inventions les plus importantes pour la médecine et les domaines scientifiques tels que la biologie. Des résultats d'examen fantastiques peuvent être obtenus avec l'instrument.

Particulièrement important pour la médecine était le fait que les virus pouvaient désormais également être examinés au microscope électronique. Les virus sont plusieurs fois plus petits que les bactéries, de sorte qu'ils ne peuvent pas être présentés en détail avec un microscope optique.

L'intérieur d'une cellule ne peut pas non plus être exploré avec précision au microscope optique. Cependant, avec le microscope électronique, cela a changé. Aujourd'hui, les maladies dangereuses telles que le SIDA (VIH) ou la rage peuvent être mieux étudiées avec des microscopes électroniques.

Cependant, le microscope électronique présente également certains inconvénients. Par exemple, les objets examinés peuvent être affectés par le faisceau d'électrons car il se réchauffe ou les électrons rapides entrent en collision avec des atomes entiers. De plus, les coûts d'acquisition et de maintenance d'un microscope électronique sont très élevés. Pour cette raison, les instruments sont principalement utilisés par des instituts de recherche ou des prestataires de services privés.