Die Welt der Kleinsten öffnete sich erstmals 1595 den Augen der Menschheit, als Zaccharias Janssen das erste moderne Lichtmikroskop erfand. Bei dieser Art von Mikroskop wird das von Glas- oder Kunststofflinsen gestreute Licht verwendet, um ein Objekt auf das 2000-fache seiner normalen Größe zu vergrößern. Mit dem Fortschreiten der Wissenschaft im Laufe der Jahrhunderte entwickelte sich jedoch das Bedürfnis nach einem stärkeren Mikroskop, das immer kleinere Objekte sehen kann. Betritt das Elektronenmikroskop.
Das erste Elektronenmikroskop wurde 1931 von Reinhold Rundenberg von Siemens patentiert. Während das erste sehr viel weniger stark war, können moderne Elektronenmikroskope ein Bild bis zu zwei Millionen Mal so groß machen, wie es ursprünglich war. Um sich ein Bild von der Skala zu machen, kann ein Elektronenmikroskop einzelne Nukleinsäuren, die Bausteine unserer DNA, sehen.
Ein Elektronenmikroskop erzeugt sein ultrafeines Bild, indem es einen Teilchenstrahl von Elektronen durch elektrostatische oder elektromagnetische Linsen leitet, ähnlich dem Prinzip eines Lichtmikroskops. Da jedoch die Wellenlänge eines Elektronenstrahls so viel kürzer ist. Eine kürzere Wellenlänge bedeutet eine höhere Auflösung.
Elektronenmikroskope sind eine allgemeine Kategorie, in der es verschiedene Varianten gibt. Die zwei häufigsten sind Transmissionselektronenmikroskope und Rasterelektronenmikroskope. Beide verwenden einen Elektronenstrahl, um das sehr kleine zu sehen, der Strahl wirkt jedoch auf unterschiedliche Weise.
Ein Transmissionselektronenmikroskop verwendet einen Strahl mit hoher Leistung, um im Wesentlichen Elektronen durch das Objekt zu schießen. Der Elektronenstrahl durchläuft zunächst eine Kondensorlinse, um den Strahl auf das Objekt zu konzentrieren. Dann geht der Strahl durch das Objekt. Einige der Elektronen gehen den ganzen Weg hindurch; andere treffen auf Moleküle im Objekt und streuen. Der modifizierte Strahl tritt dann durch eine Objektivlinse, eine Projektorlinse und auf einen Fluoreszenzschirm, wo das endgültige Bild beobachtet wird. Da der Elektronenstrahl das Objekt vollständig durchdringt, gibt das Streuungsmuster dem Beobachteten einen umfassenden Überblick über das Innere des Objekts.
Ein Rasterelektronenmikroskop verwendet keinen konzentrierten Elektronenstrahl, um das Objekt zu durchdringen, wie dies bei einem Transmissionselektronenmikroskop der Fall ist. Stattdessen wird ein Strahl über das Objekt gescannt. Während des Scannens verliert der Strahl in Abhängigkeit von der Oberfläche, in der er sich befindet, unterschiedliche Energie. Ein Rasterelektronenmikroskop misst die verlorene Energie, um ein dreidimensionales Bild der Oberfläche eines Objekts zu erstellen. Ein Rasterelektronenmikroskop ist zwar nicht ganz so leistungsfähig wie ein Transmissionselektronenmikroskop, aber in der Lage, umfassend vergrößerte Bilder von viel größeren Objekten wie Ameisen zu erzeugen.
In letzter Zeit wurden andere Elektronenmikroskope entwickelt, die Transmissions- und Scantechnologien kombinieren. Bei allen Elektronenmikroskopen, Transmission, Scanning oder anderweitig, wird jedoch das Grundprinzip der Vergrößerung eines Objekts unter Verwendung eines Elektronenstrahls angewendet.
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