Le microscope électronique représente une variation significative du microscope classique. À l'aide d'électrons, il peut imager la surface ou l'intérieur d'un objet.
Qu'est-ce qu'un microscope électronique?
Le microscope électronique représente une variation significative du microscope classique. Autrefois, le microscope électronique était également connu sous le nom de supermicroscope. Il sert d'instrument scientifique à travers lequel les objets peuvent être agrandis de manière imagée par l'application de faisceaux électroniques, permettant des examens plus approfondis. Des résolutions beaucoup plus élevées peuvent être obtenues avec un microscope électronique qu'avec un microscope optique. Les microscopes optiques peuvent atteindre un grossissement de deux mille fois dans le meilleur des cas. Cependant, si la distance entre deux points est inférieure à la moitié de la longueur d'onde de la lumière, l'œil humain n'est plus en mesure de les distinguer séparément. Un microscope électronique, par contre, atteint un grossissement de 1: 1,000,000 XNUMX XNUMX. Cela peut être attribué au fait que les ondes du microscope électronique sont considérablement plus courtes que les ondes lumineuses. Pour éliminer l'air perturbateur molécules, le faisceau d'électrons est focalisé sur l'objet dans le vide par des champs électriques massifs. Le premier microscope électronique a été développé en 1931 par les ingénieurs électriciens allemands Ernst Ruska (1906-1988) et Max Knoll (1897-1969). Au départ, cependant, de petits réseaux métalliques plutôt que des objets transparents aux électrons ont servi d'images. Ernst Ruska a également construit le premier microscope électronique utilisé à des fins commerciales en 1938. En 1986, Ruska a reçu le prix Nobel de physique pour son supermicroscope. Au fil des ans, la microscopie électronique a été continuellement soumise à de nouvelles conceptions et améliorations techniques, de sorte qu'à l'heure actuelle, il est impossible d'imaginer la science sans le microscope électronique.
Formes, types et types
Les principaux types de base de microscope électronique 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 à travers un objet solide. Les électrons ou autres signaux qui réémergent de l'objet ou qui sont rétrodiffusés peuvent être détectés de manière synchrone. Le courant détecté détermine la valeur d'intensité du pixel que le faisceau d'électrons balaye. En règle générale, les données déterminées peuvent être affichées sur un écran connecté. De cette manière, l'utilisateur peut suivre la construction 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 la photographie, les images peuvent être agrandies jusqu'à 1: 200,000 XNUMX. Lors de l'utilisation d'un microscope électronique à transmission, créé par Ernst Ruska, l'objet à examiner, qui doit avoir une finesse appropriée, est irradié par les électrons. L'épaisseur appropriée de l'objet varie de quelques nanomètres à 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 formée par les électrons absorbés. D'autres sous-types du microscope électronique comprennent le microscope kyroélectronique (KEM), qui est utilisé pour étudier des structures protéiques complexes, et le microscope électronique à haute tension, qui a une marge d'accélération très élevée. Il est utilisé pour imager des objets étendus.
Structure et mode de fonctionnement
La structure d'un microscope électronique semble avoir peu de choses en commun avec un microscope optique à l'intérieur. Néanmoins, il existe des parallèles. Par exemple, 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, qui ont une forme annulaire. Les électroaimants sont similaires aux lentilles d'un microscope optique. Le faisceau d'électrons fin est maintenant capable d'éliminer indépendamment les électrons de l'échantillon. Les électrons sont ensuite à nouveau collectés 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, mais si le balayage d'une surface a lieu, 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 encore plus 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 est affiché grand. Le premier microscope électronique qui a été construit a agrandi les objets examinés 400 fois. Dans les temps modernes, les instruments peuvent agrandir un objet même 500,000 XNUMX fois.
Avantages médicaux et de santé
Pour la médecine et les branches scientifiques telles que la biologie, le microscope électronique est l'une des inventions les plus importantes. Ainsi, des résultats d'examen fantastiques peuvent être obtenus avec l'instrument. Particulièrement important pour la médecine était le fait que virus pourrait maintenant également être examinée au microscope électronique. Virus, par exemple, sont plusieurs fois plus petits que les bactéries, ils ne peuvent donc pas être imagés en détail par un microscope optique. L'intérieur d'une cellule ne peut pas non plus être appréhendé en détail avec des microscopes optiques. Cependant, cela a changé avec le microscope électronique. De nos jours, des maladies dangereuses telles que SIDA (VIH) ou rage peuvent être étudiés beaucoup mieux 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 en raison de la chaleur ou parce que les électrons en vitesse entrent en collision avec des atomes complets. 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.
