Meyers Großes Taschenlexikon in 25 Bänden
Elektronenmikroskop
Elektronenmikroskop,Mikroskop, das anstelle von Licht gebündelte, durch Hochspannung beschleunigte Elektronen im Hochvakuum zur Abbildung und starken Vergrößerung kleinster Objekte verwendet. Da das Auflösungsvermögen eines Mikroskops durch die Wellenlänge der abbildenden Strahlen begrenzt ist, können beim Lichtmikroskop Objektpunkte von geringerem Abstand als 0,4 · 10—6 m nicht mehr getrennt wahrgenommen werden, bei Verwendung von langwelligem Ultraviolett bis 0,2 · 10—6 m. Nach L. V. de Broglie (1924) muss einem bewegten materiellen Teilchen mit der Ruhemasse m ein zeitlich und räumlich period. Wellenvorgang zugeordnet werden (Dualismus, Materiewellen). Die Wellenlänge λ hängt vom Impuls p bzw. der Energie E des Teilchens ab. Es gilt: [pic.]{{;.I022_F21b.BMP;T}} (h plancksches Wirkungsquantum). Elektronen, die eine Beschleunigungsspannung von 105 V durchlaufen haben, ist demnach eine Wellenlänge von rd. 4 · 10—12 m zuzuordnen. Rechnerisch ergibt sich eine Steigerung des Auflösungsvermögens gegenüber dem Lichtmikroskop um 4-5 Größenordnungen. In der Praxis wird nur eine 100-1000fache Steigerung erreicht, da sich Elektronenlinsen (Elektronenoptik) nicht für so weit geöffnete Strahlenbündel herstellen lassen wie opt. Glaslinsen. - Als strahlenbrechende, den opt. Linsen entsprechende Elemente werden rotationssymmetrische elektr. und magnet. Felder verwendet, die in ihrer Funktion Kondensor, Objektiv und Okular eines Lichtmikroskops entsprechen.Elektronenmikroskoparten: Beim Durchstrahlungs-E. (Transmissions-E., Abk. TEM) konzentriert die als Kondensor wirkende elektr. oder magnet. Linse den von einer Elektronenquelle kommenden Elektronenstrahl auf das Objekt. Je nach Dicke und Dichte des durchstrahlten Präparats werden die Elektronen versch. stark gestreut, sodass eine entsprechende Intensitätsverteilung (z. B. mittels integrierter Elektronenenergiefilter) im Elektronenbild die Objektstruktur wiedergibt. Dieses wird auf einen Leuchtschirm oder eine fotograf. Platte abgebildet. Durchstrahlungs-E. arbeiten mit Nanometerauflösung und können z. B. die lokale chem. Elementverteilung angeben. Durch Anwendung elektronenholograph. Methoden kann die Auflösung bis in den (Sub-)Ångströmbereich gesteigert werden. Beim Elektronenrastermikroskop (Raster-E.) wird ein Elektronenstrahl rasterförmig über das Objekt bewegt. Das Signal der rückgestreuten oder in der Oberfläche der Probe ausgelösten Sekundärelektronen wird durch einen Szintillator und einen angekoppelten Photomultiplier verstärkt. - Das Elektronenemissionsmikroskop wird zur direkten Abbildung Elektronen emittierender Metalloberflächen genutzt. Die Elektronen werden u. a. durch Aufheizung, Ionenbeschuss oder elektr. Felder aus dem Objektiv herausgelöst und durch das Mikroskoplinsensystem abgebildet. Weitere E. zur Oberflächenuntersuchung sind das linsenlose Feldionenmikroskop und das Rastertunnelmikroskop.Entwicklung: Die Entwicklung des E. begann 1931, heute ist es in Physik, Chemie, Technik und v. a. in Zytologie, Mikrobiologie und Virologie wichtiges Hilfsmittel für die Strukturforschung.
▣ Literatur:
Flegler, S. L., Heckman, J. W.: Elektronenmikroskopie. Heidelberg 1995.
Elektronenmikroskop,Mikroskop, das anstelle von Licht gebündelte, durch Hochspannung beschleunigte Elektronen im Hochvakuum zur Abbildung und starken Vergrößerung kleinster Objekte verwendet. Da das Auflösungsvermögen eines Mikroskops durch die Wellenlänge der abbildenden Strahlen begrenzt ist, können beim Lichtmikroskop Objektpunkte von geringerem Abstand als 0,4 · 10—6 m nicht mehr getrennt wahrgenommen werden, bei Verwendung von langwelligem Ultraviolett bis 0,2 · 10—6 m. Nach L. V. de Broglie (1924) muss einem bewegten materiellen Teilchen mit der Ruhemasse m ein zeitlich und räumlich period. Wellenvorgang zugeordnet werden (Dualismus, Materiewellen). Die Wellenlänge λ hängt vom Impuls p bzw. der Energie E des Teilchens ab. Es gilt: [pic.]{{;.I022_F21b.BMP;T}} (h plancksches Wirkungsquantum). Elektronen, die eine Beschleunigungsspannung von 105 V durchlaufen haben, ist demnach eine Wellenlänge von rd. 4 · 10—12 m zuzuordnen. Rechnerisch ergibt sich eine Steigerung des Auflösungsvermögens gegenüber dem Lichtmikroskop um 4-5 Größenordnungen. In der Praxis wird nur eine 100-1000fache Steigerung erreicht, da sich Elektronenlinsen (Elektronenoptik) nicht für so weit geöffnete Strahlenbündel herstellen lassen wie opt. Glaslinsen. - Als strahlenbrechende, den opt. Linsen entsprechende Elemente werden rotationssymmetrische elektr. und magnet. Felder verwendet, die in ihrer Funktion Kondensor, Objektiv und Okular eines Lichtmikroskops entsprechen.Elektronenmikroskoparten: Beim Durchstrahlungs-E. (Transmissions-E., Abk. TEM) konzentriert die als Kondensor wirkende elektr. oder magnet. Linse den von einer Elektronenquelle kommenden Elektronenstrahl auf das Objekt. Je nach Dicke und Dichte des durchstrahlten Präparats werden die Elektronen versch. stark gestreut, sodass eine entsprechende Intensitätsverteilung (z. B. mittels integrierter Elektronenenergiefilter) im Elektronenbild die Objektstruktur wiedergibt. Dieses wird auf einen Leuchtschirm oder eine fotograf. Platte abgebildet. Durchstrahlungs-E. arbeiten mit Nanometerauflösung und können z. B. die lokale chem. Elementverteilung angeben. Durch Anwendung elektronenholograph. Methoden kann die Auflösung bis in den (Sub-)Ångströmbereich gesteigert werden. Beim Elektronenrastermikroskop (Raster-E.) wird ein Elektronenstrahl rasterförmig über das Objekt bewegt. Das Signal der rückgestreuten oder in der Oberfläche der Probe ausgelösten Sekundärelektronen wird durch einen Szintillator und einen angekoppelten Photomultiplier verstärkt. - Das Elektronenemissionsmikroskop wird zur direkten Abbildung Elektronen emittierender Metalloberflächen genutzt. Die Elektronen werden u. a. durch Aufheizung, Ionenbeschuss oder elektr. Felder aus dem Objektiv herausgelöst und durch das Mikroskoplinsensystem abgebildet. Weitere E. zur Oberflächenuntersuchung sind das linsenlose Feldionenmikroskop und das Rastertunnelmikroskop.Entwicklung: Die Entwicklung des E. begann 1931, heute ist es in Physik, Chemie, Technik und v. a. in Zytologie, Mikrobiologie und Virologie wichtiges Hilfsmittel für die Strukturforschung.
▣ Literatur:
Flegler, S. L., Heckman, J. W.: Elektronenmikroskopie. Heidelberg 1995.