Johdatus transmissioelektronimikroskooppien ominaisuuksiin ja toimintoihin
Transmission Electron Microscope (TEM) on laajamittainen mikroskooppinen analyysilaitteisto, joka käyttää suurienergisiä elektronisuihkuja valolähteinä suurennettuun kuvantamiseen. Vuonna 1933 saksalaiset tiedemiehet Ruska ja Knoll kehittivät maailman ensimmäisen transmissioelektronimikroskoopin (katso kuva 1). Vuonna 1939 Siemens käytti tätä elektronimikroskooppia prototyyppinä ja valmisti sen massatuotantona. Ensimmäisen erän kaupallisia transmissioelektronimikroskooppeja, noin 40 yksikköä, on 20 kertaa korkeampi resoluutio kuin optisten mikroskooppien. Siitä lähtien ihmiskunnalla on ollut tehokkaampia aseita mikroskooppisen maailman tieteelliseen tutkimukseen. Nykyään transmissioelektronimikroskooppi on ollut olemassa yli 70 vuotta. Elektronimikroskopia, monitieteinen aihe, joka muodostuu elektronimikroskopian soveltamisesta, on kehittynyt yhä enemmän. Elektronimikroskopian erotuskyky on myös kasvanut yli 100-kertaiseksi alkuperäiseen aikaan verrattuna saavuttaen angströmin tason. Ja sillä on yhä tärkeämpi rooli luonnontieteellisessä tutkimuksessa.
Transmissioelektronimikroskoopin ominaisuudet
1) Näytteenkäsittelytekniikan rajoituksista johtuen useimmille biologisille näytteille voidaan yleensä saavuttaa vain 2 nm:n resoluutio.
2) Elektronimikroskoopin kuvien erotuskyky ei riipu pelkästään itse elektronimikroskoopin resoluutiosta, vaan myös näyterakenteen kontrastista.
3) Elektronimikroskoopissa käytetty valonlähde on elektroniaaltoja, eikä aallonpituudella ole värireaktiota ei-näkyvällä valoalueella. Muodostettava kuva on mustavalkoinen kuva, ja kuvassa on oltava tietty kontrasti.
4) Biologiset kudokset ja solukomponentit koostuvat pääasiassa kevyistä alkuaineista, kuten C\H\O\N. Niiden atomiluku on pieni, elektronien sirontakyky heikko ja erot niiden välillä ovat hyvin pieniä. Kuvan kontrasti elektronimikroskoopin alla on yleensä suhteellisen pieni. Matala.
5) Elektronisuihkun heikon läpäisykyvyn vuoksi näyte on tehtävä ultraohuiksi osiksi.
6) Havaintopinta on pieni, suora ristikko voi olla 3 mm ja erittäin ohut leikkausalue on 0.3-0,8 mm.
7) Elektronisuihkujen voimakas säteilytys voi helposti vahingoittaa näytettä aiheuttaen muodonmuutoksia, sublimoitumista jne. tai jopa hajoamista ja repeämistä, mikä voi aiheuttaa artefakteja havaittuun rakenteeseen.
8) Elektronimikroskoopin putkea on pidettävä tyhjiössä tarkkailun aikana. Sen varmistamiseksi, että näyte ei vaurioidu tyhjiössä, näytteessä ei saa olla kosteutta. Siksi eläviä biologisia näytteitä ei voida havaita.
9) Biologisen näytteen valmistelu on monimutkaista. Monivaiheisen näytteenvalmistusprosessin aikana näyte on altis rakenteellisille muutoksille, kuten kutistumiselle, laajenemiselle, sirpaloitumiselle ja sisällön häviämiselle.
