Portræt af en virus under elektronmikroskopet - "Fin" vakuum baner vej for et indblik i nanoverdenen

Portræt af en virus under elektronmikroskopet - "Fin" vakuum baner vej for et indblik i nanoverdenen

Elektronmikroskopet giver forskere mulighed for at se selv de mindste strukturer. Det giver f.eks. detaljerede billeder af vira og krystalgitre. Der er altid "fin" vakuum inde i apparatet.
Electron-microscope-virus-2.jpg

Fremskridt inden for nye mikrodimensioner

Bølgelængden af lys begrænser mulighederne for optisk forstørrelse. Hvis objekterne er mindre end en halv mikrometer, kan de ikke længere afbildes med et almindeligt lysmikroskop. Selvom de fleste bakterier kan identificeres på denne måde, kan vira eksempelvis ikke, grundet deres mindre størrelse. Det er nødvendigt at bruge andre fysiske apparater for at gøre dem synlige.

Ernst Ruska og Max Knoll fokuserede på elektroner. I 1931 udviklede de det første transmissions-elektronmikroskop (TEM) ved Technische Hochshule (det tekniske universitet) i Berlin-Charlottenburg. Det gjorde det muligt for at dem at se hidtil ukendte mikrodimensioner, der før var usynlige for det menneskelige øje. De var de første, som kunne afbilde og se et tyndt metalfolies krystalstruktur.

Partikler i stedet for lys

I lysmikroskopi fanges lysbølger passivt og spaltes gennem linser. Forstørrelsen er et resultat af denne optiske effekt. Det fungerer helt anderledes med TEM, som bruger en elektronkilde: Elektronerne acceleres aktivt og rettes som en fokuseret stråle mod det objekt, der skal observeres. Der sker en interaktion mellem partiklerne og det observerede objekt. Der genereres billeder i mikroskopet ved at evaluere partiklernes vej efter kontakten. Da de bittesmå partiklers bølgelængde befinder sig i et område på et par pikometer, kan elektronmikroskopi vise strukturer i nanometerområdet på en differentieret måde.

Med TEM evalueres de elektronstråler, der har penetreret objektet. Dette virker dog kun med meget tynde lag; prøverne kræver ofte en kompleks forberedelse. Dette er overflødigt med scanning-elektronmikroskopet (SEM). Dets elektronstråle kan også scanne tredimensionelle objekter i et gittermønster. Nogle af elektronstrålerne reflekteres, mens andre elektroner udsendes fra objektet. Apparatet "fanger" disse partikler og skaber et billede ud fra dem. Det er på den måde, billeder af meget små dyr genereres. Dyr, som ofte minder os om fantasimonstre, når de forstørres enormt meget.

I TEM fungerer billedgenerering på samme måde som i SEM, men kun hvis elektronerne ikke afbøjes på deres vej til og fra objektet. Der må derfor ikke være nogen luftmolekyler i vejen. Af den grund er der altid "fin" vakuum inde i elektronmikroskoper, som genereres af en egnet vakuumpumpe. Busch gruppen tilbyder forskellige løsninger til dette formål.

Det første elektronmikroskop nåede op på 400 x forstørrelse i 1931. For dette gennembrud modtog dets medopfinder Ernst Ruska Nobelprisen i fysik i 1986, 55 år senere. Han lancerede teknologien hos Siemens i 1938. Opløsningen blev bedre og bedre i løbet af dets udvikling. I dag kan apparaterne forstørre millioner af gange, mens transmissions-elektronmikroskopets opløsning når 0,08 nanometer. Molekylære strukturer kan bl.a. kortlægges i detaljer.

Ved hjælp af elektronmikroskopet blev det for første gang muligt at undersøge en celles indre. Den dag i dag spiller anordningen stadig en afgørende rolle i forskningen af vira. Det kan bruges til at afkode deres morfologiske opbygning, de spatiale strukturer. Herfra kan der udledes vigtige resultater om risikoen for infektion og spredningsmekanismer. Inden for lægevidenskaben og biologien er elektronmikroskopet et uundværligt værktøj, og det er ikke mindst af denne grund. Materialeforskning er også et vigtigt anvendelsesområde.


Tilmeld dig nyhedsbrevet "World of Vacuum"!
Tilmeld dig nu og hold dig selv opdateret med de seneste fascinerende nyheder fra vakuumverdenen.

TILMELD