De scanning transmissie-elektronenmicroscoop werd in de jaren vijftig ontwikkeld. In plaats van licht gebruikt de transmissie-elektronenmicroscoop een gefocusseerde bundel elektronen, die hij door een monster stuurt om een beeld te vormen. Het voordeel van de transmissie-elektronenmicroscoop ten opzichte van een optische microscoop is het vermogen om een veel grotere vergroting te produceren en details weer te geven die optische microscopen niet kunnen.
Hoe de microscoop werkt
Transmissie-elektronenmicroscopen werken op dezelfde manier als optische microscopen, maar in plaats van licht of fotonen gebruiken ze een elektronenstraal. Een elektronenkanon is de bron van de elektronen en functioneert als een lichtbron in een optische microscoop. De negatief geladen elektronen worden aangetrokken door een anode, een ringvormig apparaat met een positieve elektrische lading. Een magnetische lens focust de elektronenstroom terwijl ze door het vacuüm in de microscoop reizen. Deze gefocusseerde elektronen treffen het preparaat op het podium en kaatsen van het preparaat af, waardoor er röntgenstralen ontstaan. De teruggekaatste of verstrooide elektronen, evenals de röntgenstralen, worden omgezet in een signaal dat een beeld naar een televisiescherm stuurt waar de wetenschapper het monster bekijkt.
Voordelen van de transmissie-elektronenmicroscoop
Zowel de optische microscoop als de transmissie-elektronenmicroscoop gebruiken dun gesneden monsters. Het voordeel van de transmissie-elektronenmicroscoop is dat deze preparaten veel sterker vergroot dan een optische microscoop. Vergroting van 10.000 keer of meer is mogelijk, waardoor wetenschappers extreem kleine structuren kunnen zien. Voor biologen is de inwendige werking van cellen, zoals mitochondriën en organellen, duidelijk zichtbaar.
De transmissie-elektronenmicroscoop biedt een uitstekende resolutie van de kristallografische structuur van specimens en kan zelfs de rangschikking van atomen in een monster laten zien.
Grenzen van de transmissie-elektronenmicroscoop
De transmissie-elektronenmicroscoop vereist dat monsters in een vacuümkamer worden geplaatst. Vanwege deze vereiste kan de microscoop niet worden gebruikt om levende exemplaren, zoals protozoa, te observeren. Sommige delicate monsters kunnen ook worden beschadigd door de elektronenstraal en moeten eerst worden gekleurd of gecoat met een chemische stof om ze te beschermen. Deze behandeling vernietigt echter soms het monster.
Een beetje geschiedenis
Normale microscopen gebruiken gefocust licht om een afbeelding te vergroten, maar ze hebben een ingebouwde fysieke beperking van ongeveer 1000x vergroting. Deze limiet werd in de jaren dertig bereikt, maar wetenschappers wilden de vergroting kunnen vergroten potentieel van hun microscopen, zodat ze de inwendige structuur van cellen en andere microscopische structuren.
In 1931 ontwikkelden Max Knoll en Ernst Ruska de eerste transmissie-elektronenmicroscoop. Vanwege de complexiteit van de benodigde elektronische apparatuur die bij de microscoop betrokken is, duurde het tot het midden van de jaren zestig dat de eerste commercieel beschikbare transmissie-elektronenmicroscopen beschikbaar waren om wetenschappers.
Ernst Ruska ontving in 1986 de Nobelprijs voor de natuurkunde voor zijn werk aan de ontwikkeling van de elektronenmicroscoop en elektronenmicroscopie.