Elektronenmicroscopie
 |
|
Elektronenmicroscopie is een techniek die gebruik maakt van elektronen om het oppervlak of de inhoud van objecten af te beelden. Omdat versnelde elektronen een veel kleinere golflengte hebben dan fotonen kan de resolutie van een elektronenmicroscoop veel hoger zijn (beter dan 0.1 nm) dan die van een lichtmicroscoop (ongeveer 0.2 μm). Daarnaast hebben elektronen een andere wisselwerking met de materie zodat er een ander contrast verkregen kan worden. Bij lichtmicroscopie wordt de resolutie beperkt door de golflengte van het licht, bij elektronenmicroscopen wordt de resolutie beperkt door de afwijkingen van de optiek; elektronenlenzen zijn in vergelijking met optische lenzen van veel slechtere kwaliteit.
De eerste elektronenmicroscoop werd in 1931 gebouwd door de Duitse natuurkundige Ernst Ruska (1906-1988), wat hem in 1986 de Nobelprijs voor de Natuurkunde opleverde. Hij wist dat elektronen (net als licht) zich ook als golven gedragen en bedacht dat ze ook gebruikt kunnen worden voor het afbeelden van objecten. In 1933 leverde dat een elektronenmicroscoop op met een resolutie beter dan die van een lichtmicroscoop.
Er zijn twee hoofdtypes elektronenmicroscopen:
- Transmissie-elektronenmicroscoop (TEM). De elektronen worden door een dun object heen geschoten en vervolgens op een fluorescerende plaat geprojecteerd zodat ze zichtbaar worden. De beelden kunnen op een fotografische film of een CCD camera worden vastgelegd. Het principe is vergelijkbaar met een diaprojektor of lichtmicroscoop. Vergrotingen tot een miljoen keer of meer zijn mogelijk met een resolutie beter dan 0.1 nm, zodat de atomaire structuur van materialen bekeken kan worden. Deze microscopen werken met een typische versnelspanning tussen 100 en 400 kV.
- Rasterelektronenmicroscoop (Engels: Scanning Electron Microscope, SEM). De elektronenstraal wordt gebundeld op het materiaal geprojecteerd en tast het oppervlak volgens een raster af. De teruggekaatste of de door secundaire emissie vrijkomende elektronen worden gedetecteerd en punt voor punt vastgelegd in een beeld. Vergrotingen van 100.000 keer zijn mogelijk met een resolutie in de orde van een nanometer. Door de grote scherptediepte ontstaat er een sterk 3D-effect, zoals te zien is in de bekende gedetailleerde afbeeldingen van insecten. De gebruikte versnelspanning varieert tussen 100V en 30 kV.
Er zijn ook mengvormen mogelijk, zo kunnen de meeste transmissie-elektronenmicroscopen ook aftasten (STEM) en kunnen rasterelektronenmicroscopen de elektronenbundel ook door een (dun) preparaat schieten.
Naast het detecteren van de elektronen is ook mogelijk de vrijkomende röntgenstraling en/of het energieverlies van de elektronen te meten. Hierdoor kan informatie over de atomaire samenstelling van de objecten verkregen worden.
