Elektron Mikroskobu Nedir?

Elektron mikroskobu (EM), biyoloji, fizik, kimya, histoloji, tıbbi malzemeler, petrol,  seramik , kompozit, tekstil, plastik , metalurji , jeoloji, nanoteknoloji, malzeme , sağlık, ilaç , cam, polimer , yaşam bilimleri, yarıiletken teknolojisi, malzeme bilimi ,endüstriyel atıklar, çevre, toprak ,alaşım, kağıt , doku alan ve malzemelerinden olan örneklerin yüksek çözünürlüklü görüntülerini elde etmek için kullanılan bir tekniktir. Biyomedikal araştırmalarda dokuların, hücrelerin, organellerin ve makromoleküler komplekslerin detaylı yapısını araştırmak için kullanılır. EM görüntülerinin yüksek çözünürlüğü, aydınlatıcı radyasyon kaynağı olarak elektronların (çok kısa dalga boylarına sahip olan) kullanılmasından kaynaklanır. Elektron mikroskobu, belirli soruları yanıtlamak için çeşitli yardımcı tekniklerle birlikte kullanılır. Örneğin; ince kesitleme, immüno-etiketleme, negatif boyama ,mikrotom vb. EM görüntüleri, hücre fonksiyonunun ve hücre hastalığının yapısal temeli hakkında önemli bilgiler sağlar.

Elektron Mikroskobu Özellikleri

Elektron mikroskobu, görüntüleri büyütmek için görünür ışık kullanan optik mikroskobun aksine, bir nesnenin görüntüsünü büyütmek için bir elektron demeti ve onların dalga benzeri özelliklerini kullanır. Geleneksel optik mikroskoplar 40 ila 2000 kat arasında büyütme yapabilir, ancak son zamanlarda canlı biyolojik hücreleri 20.000 kat veya daha fazla büyütebilen “süper çözünürlüklü” ışık mikroskopları olarak bilinenler geliştirilmiştir. Ancak elektron mikroskobu, 1 milyon kat daha küçük olan özellikleri çözebilir.

Elektron Mikroskopları (EM’ler), numuneyi görüntülemek ve yapısı ve bileşimi hakkında bilgi elde etmek için fotonlar yerine odaklanmış bir elektron demeti kullanmaları dışında optik muadilleri gibi işlev görür.

Tüm Elektron mikroskobunda yer alan temel adımlar:

  • Elektron Kaynağı (genellikle ısıtılmış bir tungsten veya alan emisyon filament(FEG) ) tarafından bir yüksek voltajlı elektron akımı (genellikle 5-100 KeV) oluşturulur ve pozitif bir elektrik potansiyeli kullanılarak bir vakumda numuneye doğru hızlandırılır.
  • Bu akış, metal açıklıklar ve manyetik lensler kullanılarak sınırlandırılır ve ince, odaklanmış, tek renkli bir ışına odaklanır.
  • Bu ışın, manyetik bir mercek kullanılarak numuneye odaklanır.
  • Işınlanmış numunenin içinde elektron ışınını etkileyen etkileşimler meydana gelir.
  • Bu etkileşimler ve efektler algılanır ve bir görüntüye dönüştürülür.

Elektron Mikroskobu Türleri

İki ana elektron mikroskobu türü vardır. Bunlar transmisyon EM (TEM) ve taramalı EM (SEM) şeklindedir. Transmisyon elektron mikroskobu, elektronların bir projeksiyon görüntüsü oluşturarak geçebileceği ince numuneleri (doku kesitleri, moleküller, vb.) görüntülemek için kullanılır. TEM, birçok yönden geleneksel (bileşik) ışık mikroskobuna benzer. TEM, diğer şeylerin yanı sıra, hücrelerin içini (ince kesitlerde), protein moleküllerinin yapısını (metal gölgeleme ile zıt), virüslerdeki moleküllerin organizasyonunu ve hücre iskeleti filamentlerini (negatif boyama tekniği ile hazırlanmış) görüntülemek için kullanılır.

TEM’de, elektron tabancasından gelen elektronlar, numune ile karşılaşmadan önce objektif merceğe yakın bir yoğunlaştırıcı mercekten geçer. Büyütmenin çoğu objektif lens sistemi tarafından gerçekleştirilir. Görüntü, kolonun tabanındaki bir pencereden izlenir ve menteşeli floresan görüntüleme ekranı yükseltilerek film veya daha yakın zamanda bir CCD kamera kullanılarak fotoğraflanır.

SEM’de elektron tabancasından gelen elektronlar, mercek sistemi vasıtasıyla numune yüzeyinde ince bir noktaya odaklanır. Bu noktada son lens içinde yer alan tarama bobinlerindeki akımların kontrolü altında numune boyunca taranır. Düşük voltajlı ikincil elektronlar, numune yüzeyinden yayılır ve dedektöre çekilir. Dedektör sinyalleri elektronik bir konsola iletir ve görüntü bir bilgisayar ekranında görünür.

Bazen x-ışınları tespit edilir ve numunelerdeki atomik elementleri görüntülemek için kullanılır. Bu, dokuların hücresel veya hücre altı element içeriğini analiz etmede çok faydalı olabilir. X-ışını dedektörleriyle donatılmış TEM’ler ve SEM’ler, Analitik Elektron Mikroskopları (AEM’ler) olarak adlandırılır.

Görüntü alınırken numunenin eğilmesi ve/veya döndürülmesiyle tomografik (3 Boyutlu veya 3 Boyutlu) görüntüler elde edilebilir. Dokuların çok ince kesitlerinin dilimlenmesi ve doku bloğunun yüzünün görüntülenmesindeki son gelişmeler, yüksek çözünürlüklü hücre altı 3D görüntülerin elde edilmesini sağlamıştır.