Wat is een scanning-elektronenmicroscoop?
De scanning-elektronenmicroscoop is een apparaat dat hoogenergetische elektronenstralen gebruikt om informatie over een microscopisch monster te genereren. De gegenereerde informatie wordt vervolgens omgezet in een afbeelding van het monster. Scannende elektronenmicroscopen zijn tot 250 keer krachtiger dan lichtmicroscopen en kunnen afbeeldingen tot 500.000 keer vergroten.
Een standaard scanning elektronenmicroscoop kan afbeeldingen van items van slechts vijf nanometer groot maken. Een nanometer is een miljardste meter, of ongeveer vier miljardste inch. Deze microscopen kunnen nauwkeurige afbeeldingen genereren van organismen zo klein als virussen, en zelfs bacteriofagen, dat zijn virussen die bacteriën infecteren.
Naast het vermogen om dergelijke kleine monsters te vergroten, is een ander nuttig kenmerk van de scanning-elektronenmicroscoop dat deze driedimensionale beelden kan produceren. Dit komt omdat de microscopen een brede scherptediepte hebben, waardoor objecten op de achtergrond en voorgrond tegelijkertijd scherp kunnen blijven. Dit maakt scanning elektronenmicroscopie zeer nuttig voor het bepalen van de oppervlaktestructuur en de 3D-vorm van monsters.
Vanwege de manier waarop de machine werkt, is een goede monstervoorbereiding een essentieel aspect van scanning-elektronenmicroscopie. De voorbereiding bestaat uit twee belangrijke delen. Ten eerste is het feit dat monsters moeten worden gecoat in een elektrisch geleidende stof zoals goud, platina of chroom. Dit is belangrijk om de opbouw van elektrostatisch materiaal tijdens het proces te verminderen. Het tweede belangrijke aspect is dat monsters onder vacuüm worden onderzocht, wat betekent dat ze volledig droog moeten zijn. Om deze reden worden biologische monsters chemisch gefixeerd met een stof zoals formaldehyde om de weefselstructuur te behouden.
De werking van de scanning-elektronenmicroscoop omvat een elektronenkanon, magnetische lenzen en een elektronendetector. Zodra het monster op het microscoopstadium is geplaatst en het proces begint, begint het elektronenkanon te schieten. Het pistool vuurt een elektronenstraal door een anode, vervolgens door twee magnetische lenzen en vervolgens door de elektronendetector.
In combinatie met de condensorlens van de microscoop concentreert dit proces de elektronenstraal effectief, zodat deze het monster nauwkeurig kan raken. Wanneer dit gebeurt, beginnen de elektronen een interactie aan te gaan met het monster en tellen de detectoren in de microscoop het aantal interacties dat optreedt. Het aantal interacties bepaalt vervolgens hoe pixels verschijnen op de monitor die afbeeldingen weergeeft. Hoe meer interacties er optreden, hoe helderder de pixels verschijnen. Het contrast in de helderheid van pixels vormt het beeld.
Scannende elektronenmicroscoopbeelden worden gegenereerd zonder het gebruik van lichtgolven; daarom zijn de afbeeldingen altijd in zwart en wit. Dit zijn zeer gedetailleerde driedimensionale afbeeldingen en ondanks het gebrek aan kleur zijn ze uiterst nauwkeurig. Afbeeldingen kunnen worden ingekleurd om ze levendiger te laten lijken en het contrast te verbeteren.