elektronimikroskoopin

Elektronimikroskooppi on instrumentti, jossa kuvan muodostamiseen käytetään elektronisäteitä valon sijaan. Elektronien De Broglien aaltopituus on huomattavasti lyhyempi kuin valon, mikä mahdollistaa huomattavasti paremman resoluution ja suuremman suurennoksen kuin valomikroskopiassa. Nykyiset elektronimikroskoopit voivat paljastaa rakenteita, joita ei nähdä tavallisella mikroskoopilla. Läpäisevän elektronimikroskoopin (TEM) ja skannauksen elektronimikroskoopin (SEM) lisäksi käytetään myös muun muassa STEM-tekniikkaa, joka yhdistää TEM:n periaatteet skannauksen etuihin.

Yleisimmät tyypit ovat läpäisy-elektronimikroskooppi TEM ja skannaus-elektronimikroskooppi SEM. TEM-tila kuvataan näytteen läpäisevän sähköisesti laajennetun kuvan avulla, mikä edellyttää erittäin ohuita näytteitä. SEM taas skannaa näytteen pintaa ja havainnoi sekundaarielektroneja sekä takaisinheijastuneita elektroneja, jolloin syntyy kolmiulotteisen tuntuinen kuvan pinnan topografiasta. STEM yhdistää näiden tekniikoiden piirteitä siten, että näytettä voidaan tarkastella sekä läpäisevästi että skannauksellisesti samaan aikaan.

Elektronimikroskoopin pääosat ovat elektroniputkesta lähtevän elektronilähettimen sekä magneettiset linssit, jotka ohjaavat ja suurentavat elektronivirtaa kohti näytettä. Näytteet ovat yleensä korkeassa tyhjiössä; TEM vaatii erittäin ohuita, usein 10–1000 nanometrin paksuisia kerroksia ja erityistä valmistelua, SEM voi käsitellä paksumpia näytteitä ja pinnaltaan ei-johtavia kappaleita usein johtavalla pinnoitteella. Näytteiden kuvaamisen lisäksi EDS-analyysi (energialtaan X-säteilyn spektroskopia) mahdollistaa koostumustiedon kartoituksen.

Käyttökohteita ovat materiaalitutkimus, nanoteknologia sekä biologia (cryo-EM proteiinien ja rakenteiden tutkiminen) sekä puolijohde- ja metallitekniikka. Elektronimikroskooppi on kallis ja vaatii korkean tyhjiön, huolellista näytteenkäsittelyä sekä tarkkaa viritystä ja turvallista käsittelyä näytteen sensorien vaurioitumisen välttämiseksi. Historia ulottuu 1930-luvulle, jolloin Ernst Ruska ja Max Knoll kehittivät ensimmäisiä käytännön malleja; tuloksia kehitettiin myöhemmin TEM- ja SEM-tekniikoiksi, joille myönnettiin Nobel-palkinto 1986.