Zdjęcie wirusa pod mikroskopem elektronowym - Próżnia umożliwia precyzyjny wgląd w świat mikroorganizmów

Zdjęcie wirusa pod mikroskopem elektronowym - Próżnia umożliwia precyzyjny wgląd w świat mikroorganizmów

Mikroskop elektronowy pozwala naukowcom na oglądanie nawet najmniejszych struktur. Przykładowo dostarcza szczegółowych obrazów wirusów i sieci krystalicznych. Wewnątrz urządzenia zawsze panuje wysokie podciśnienie.
Electron-microscope-virus-2.jpg

Badanie nowych mikrowymiarów

Długość fali świetlnej ogranicza możliwości powiększenia optycznego. Jeśli obiekty są mniejsze niż pół mikrometra, nie można ich już obrazować za pomocą konwencjonalnego mikroskopu optycznego. Wprawdzie większość bakterii można zidentyfikować w ten sposób, ale nie da się tak rozpoznać znacznie mniejszych wirusów. Do ich uwidocznienia potrzebne są inne jednostki fizyczne.

Ernst Ruska i Max Knoll wykorzystali elektrony. W 1931 roku opracowali oni pierwszy transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM) na politechnice Technische Hochschule w Berlin-Charlottenburg. Pozwoliło im to odkryć nieznany wcześniej dla ludzkiego oka mikrowymiarowy świat. Jako pierwsi byli w stanie zobrazować i zaobserwować strukturę krystaliczną cienkiej folii metalowej.

Cząstki zamiast światła

W mikroskopii optycznej fale świetlne są pasywnie wychwytywane i rozdzielane przez soczewki. Rezultatem tego efektu optycznego jest powiększenie. Zupełnie inaczej wygląda to w przypadku mikroskopu TEM, który wykorzystuje źródło elektronów: elektrony są aktywnie przyspieszane i kierowane w postaci skupionej wiązki na obserwowany obiekt. Następuje interakcja cząstek z obserwowanym obiektem. Obrazy z mikroskopu są tworzone na podstawie drogi cząstek po kontakcie z obiektem. Ponieważ długość fal malutkich cząstek wynosi kilka pikometrów, mikroskopia elektronowa może w zróżnicowany sposób pokazać struktury w zakresie nanometrów.

Za pomocą mikroskopu TEM badane są wiązki elektronów, które przeniknęły przez obiekt. Działa to jednak tylko w przypadku bardzo cienkich warstw. Próbki często wymagają skomplikowanego przygotowania. W przypadku skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) jest to zbędne. Jego wiązka elektronów może również skanować trójwymiarowe obiekty w układzie siatki. Część wiązki elektronów jest odbijana, natomiast pozostałe elektrony są uwalniane z obiektu. Urządzenie wychwytuje te cząstki i tworzy na ich podstawie obraz. W ten sposób np. generowane są obrazy maleńkich stworzeń, które często w ogromnym powiększeniu przypominają potwory z koszmarów.

Obrazowanie za pomocą zarówno mikroskopu TEM, jak i SEM, jest możliwe tylko wtedy, gdy elektrony nie są odbijane na drodze do i od obiektu. Dlatego na ich drodze nie mogą znajdować się żadne cząsteczki powietrza. Z tego powodu w mikroskopach elektronowych zawsze panuje wysokie podciśnienie, które jest wytwarzane przez odpowiednią pompę próżniową. Grupa Busch zapewnia różne rozwiązania w tym zakresie.

Pierwszy mikroskop elektronowy osiągnął 400-krotne powiększenie w 1931 r. Za to przełomowe osiągnięcie jeden z jego wynalazców, Ernst Ruska, otrzymał 55 lat później, w 1986 r., Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Wprowadził tę technologię na rynek w firmie Siemens w 1938 roku. Rozwiązanie to stawało się coraz lepsze w miarę jego rozwoju. Dzisiejsze urządzenia mogą powiększać miliony razy, a rozdzielczość transmisyjnego mikroskopu elektronowego sięga 0,08 nanometra. Można m.in. szczegółowo odwzorowywać struktury molekularne.

Za pomocą mikroskopu elektronowego można było po raz pierwszy szczegółowo zbadać wnętrze komórki. Do dziś urządzenie to odgrywa kluczową rolę w badaniach nad wirusami. Może być wykorzystywane do rozszyfrowania ich konfiguracji morfologicznej i struktur przestrzennych. Na podstawie tego można wyciągnąć ważne wnioski na temat ryzyka zakażenia i mechanizmów rozprzestrzeniania się. W medycynie i biologii mikroskop elektronowy jest nieodzownym narzędziem nie tylko z tego powodu. Ważnym obszarem jego zastosowania są również badania materiałowe.


Subskrybuj biuletyn „World of Vacuum"!
Subskrybuj teraz, aby otrzymywać najnowsze ciekawe wiadomości z branży urządzeń próżniowych.

SUBSKRYBUJ