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Elektronenmikroskopie

Das Auge ist das wichtigste Sinnesorgan des Menschen. Es liefert mehr Informationen an das Gehirn als jedes andere Sinnesorgan, doch das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges ist begrenzt. Viele interessante Untersuchungsobjekte oder deren Strukturen sind jedoch zu klein, um sie mit bloßem Auge erkennen zu können. Um z.B. eine Zelle, den Baustein des Lebens, betrachten zu können, werden Lichtmikroskope zu Hilfe genommen. Damit lassen sich Strukturen abbilden, die nur 1 µm (1 tausendstel Millimeter) klein sind. Zur Abbildung noch kleinerer Details wie z.B. die innere Struktur von Zellorganellen, oder der Aufbau von Kristallen aus Atomen kann man aus prinzipiellen physikalischen Gründen mit herkömmlichen Lichtmikroskopen nicht abbilden. Dazu verwendet man Elektronenmikroskope, da sie ein weit höheres Auflösungsvermögen haben als Lichtmikroskope.

Rasterelektronenmikroskopie (REM)

                                

Möchte man die Oberflächenstruktur derartig kleiner Untersuchungsobjekte zerstörungsfrei beobachten, so bietet sich die Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops an. Dieses ermöglicht die detaillierte Abbildung von Oberflächen mit einer Auflösung im Nanometerbereich (1 millionstel Millimeter) und einer bis zu dreihundert mal größeren Tiefenschärfer als ein Lichtmikroskop. Ein Rasterelektronenmikroskop kann bis zu zwanzigtausendfache Vergrößerungen erreichen, was im Vergleich zu einem Lichtmikroskop mit einer Vergrößerung zwischen sechs- bis tausendfach eine enorme Leistungssteigerung darstellt und dem Experimentator erlaubt, Ultrastrukturen zu erkennen und zu untersuchen. Darüber hinaus ist mithilfe einer EDX-Einrichtung (energy dispersive x-ray) eine Elementanalyse, d.h. eine Analyse der Elemente, aus der sich eine Probe zusammen setzt, möglich. Anders als in der Lichtmikroskopie, bei der die zu untersuchende Probe durch eine Lichtquelle mit einem breiten Spektrum an Farben beleuchtet wird, dient bei der Rasterelektronenmikroskopie ein Elektronenstrahl zur Bilderzeugung, der durch elektromagnetische Linsen fokussiert wird und die Oberfläche des Probeobjektes Punkt für Punkt und Zeile für Zeile abtastet oder eben „rastert“. Dadurch entsteht der für rasterelektronenmikroskopische Bilder typische plastische Eindruck. Anwendung findet dieses Verfahren in biologisch-medizinischen Bereichen oder in materialwissenschaftlichen und kriminalistischen Fragestellungen.

                                

Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)

                           

Transmissionselektronenmikroskope sind vom Prinzip her den Lichtmikroskopen sehr ähnlich, da bei beiden Verfahren das Untersuchungsobjekt von Licht bzw. von Elektronen durchstrahlt wird. Zu diesem Zweck muss das Objek entsprechend dünn sein. Das zu untersuchende Objekt muss daher in ein Medium (meist ein Acrylharze) eingebettet werden und wird am Ultramikrotom meist mithilfe eines Diamantmessers in dünne Scheiben geschnitten. Die auf einer Trägerplatte befestigten Schnitte werden zunächst zur Erhöhung des Kontrastes gefärbt

 

und können dann im Mikroskop untersucht werden. Das stark vergrößerte Bild erscheint simultan auf einem Leuchtschirm und kann durch eine Digitalkamera aufgenommen werden. Mit derartigen Transmissionselektronenmikroskopen können heute Abstände von unter 0,2 nm (1 fünfmillionstel Millimeter) sichtbar gemacht werden. Diese Größe entspricht ungefähr dem Durchmesser eines einzelnen Atoms. Daher kann mit Hilfe der Elektronenmikroskopie auch der atomare Aufbau von Kristallen abgebildet werden. 

 

Webm+q5ozastesiyr: Olaf Bininda+5-Emondsnjcp (olaf.binind3jda@uiaqu9ol.depp8w) (Stand: 21.08.2020)