Das Rastertransmissionselektronenmikroskop wurde in den 1950er Jahren entwickelt. Anstelle von Licht verwendet das Transmissionselektronenmikroskop einen fokussierten Elektronenstrahl, den es durch eine Probe schickt, um ein Bild zu erzeugen. Der Vorteil des Transmissionselektronenmikroskops gegenüber einem optischen Mikroskop ist seine Fähigkeit, eine viel größere Vergrößerung zu erzeugen und Details zu zeigen, die optische Mikroskope nicht können.
So funktioniert das Mikroskop
Transmissionselektronenmikroskope funktionieren ähnlich wie optische Mikroskope, verwenden jedoch anstelle von Licht oder Photonen einen Elektronenstrahl. Eine Elektronenkanone ist die Quelle der Elektronen und funktioniert wie eine Lichtquelle in einem optischen Mikroskop. Die negativ geladenen Elektronen werden von einer Anode angezogen, einem ringförmigen Element mit positiver elektrischer Ladung. Eine magnetische Linse fokussiert den Elektronenstrom, während sie durch das Vakuum innerhalb des Mikroskops wandern. Diese fokussierten Elektronen treffen auf die Probe auf dem Objekttisch und prallen von der Probe ab, wodurch Röntgenstrahlen erzeugt werden. Die reflektierten oder gestreuten Elektronen sowie die Röntgenstrahlen werden in ein Signal umgewandelt, das ein Bild an einen Fernsehbildschirm sendet, auf dem der Wissenschaftler die Probe betrachtet.
Vorteile des Transmissionselektronenmikroskops
Sowohl das optische Mikroskop als auch das Transmissionselektronenmikroskop verwenden dünn geschnittene Proben. Der Vorteil des Transmissionselektronenmikroskops besteht darin, dass es Proben deutlich stärker vergrößert als ein optisches Mikroskop. Eine 10.000-fache oder mehr Vergrößerung ist möglich, wodurch Wissenschaftler extrem kleine Strukturen sehen können. Für Biologen ist das Innenleben von Zellen wie Mitochondrien und Organellen deutlich sichtbar.
Das Transmissionselektronenmikroskop bietet eine hervorragende Auflösung der kristallographischen Struktur von Proben und kann sogar die Anordnung von Atomen innerhalb einer Probe darstellen.
Grenzen des Transmissionselektronenmikroskops
Das Transmissionselektronenmikroskop erfordert, dass die Proben in eine Vakuumkammer eingebracht werden. Aufgrund dieser Anforderung kann das Mikroskop nicht verwendet werden, um lebende Exemplare wie Protozoen zu beobachten. Einige empfindliche Proben können auch durch den Elektronenstrahl beschädigt werden und müssen zuerst gefärbt oder mit einer Chemikalie beschichtet werden, um sie zu schützen. Diese Behandlung zerstört jedoch manchmal die Probe.
Ein bisschen Geschichte
Normale Mikroskope verwenden fokussiertes Licht, um ein Bild zu vergrößern, haben jedoch eine eingebaute physikalische Einschränkung von etwa 1.000-facher Vergrößerung. Diese Grenze wurde in den 1930er Jahren erreicht, aber die Wissenschaftler wollten die Vergrößerung erhöhen Potenzial ihrer Mikroskope, um die innere Struktur von Zellen und anderen mikroskopischen Strukturen.
1931 entwickelten Max Knoll und Ernst Ruska das erste Transmissionselektronenmikroskop. Aufgrund der Komplexität der notwendigen elektronischen Geräte des Mikroskops war es erst Mitte der 1960er Jahre standen die ersten kommerziell erhältlichen Transmissionselektronenmikroskope zur Verfügung Wissenschaftler.
Ernst Ruska erhielt 1986 den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten zur Entwicklung des Elektronenmikroskops und der Elektronenmikroskopie.