Elektronimikroskoopit

Kun halutaan tutkia solun hienorakennetta, hyvänkään valomikroskoopin erotuskyky ei enää riitä. Tällöin tarvitaan elektronimikroskooppia.

Elektronimikroskopian kaksi tärkeintä sovellusta ovat läpäisyelektronimikroskooppi TEM (Transmission Electron Microscope) ja pyyhkäisyelektronimikroskooppi SEM (Scanning Electron Microscope). Niiden käyttötavoissa on suuri ero. TEM antaa poikkileikkauskuvan näytteestä ja SEM paljastaa pinnan muodot. Siten TEM on lähempänä valomikroskopian periaatetta.

Nimensä mukaisesti elektronimikroskooppien valonlähteenä ovat elektronit, joilla näytettä pommitetaan. Elektronimikroskoopissa on valomikroskooppia huomattavasti parempi erotuskyky ja syvyysterävyys.

Elektronimikroskoopeissa on kuten valomikroskoopissakin valolähde ja linssijärjestelmä. Elektronisuihku ei läpäise edes ilmaa saati sitten lasista linssiä. Niinpä elektronimikroskoopin sisätila on tyhjö ja lasin sijaan linssit on tehty magneeteilla.

TEM-tomografia

Elektronitomografia on tekniikka, jolla kuvataan suhteellisen suuria rakenteita soluelimistä kudosnäytteisiin. Esimerkiksi urheiluvammoista voidaan kuvata jänne- ja lihasvaurioita. Kuvattavat rakenteet ovat kooltaan 100–500 nm (nanometriä) ja menetelmän erotuskyky 4–20 nm. Vaikka tomografia onkin erinomainen keino kolmiulotteisten kuvien luomiseen, se on erittäin vaikea menetelmä. Nykyisin kuvia otetaan asteen askelin noin sata kappaletta ja tähän kuluu aikaa kahdesta neljään tuntia, kuvankäsittelyineen kokonainen päivä. Läpäisyelektronimikroskooppikuvia käytetään pääasiassa pienten solujen tai kudossolujen sekä suurten solujen leikkeiden poikkileikkausrakenteiden selvittämiseen.

SEM-kuvantaminen

Pyyhkäisyelektronimikroskooppi eli SEM tuottaa kuvia, joissa näytteen pinnanmuodot näkyvät kymmenen nanometrin (10 nm = 10^-8m) tarkkuudella. SEM-kuvat ovat tarkkoja koko kuvausalueelta. 3D-maailmaan tottuneille SEM-kuvia on helppo ymmärtää. Aitoja kolmiulotteisia kuvia SEM:llä tosin ei saa. Tähän tarvittaisiin eri kulmista otettujen kuvien yhdistämistä.

Koska SEM-kuvat kertovat nimenomaan pinnanmuodoista, laitteella etsitään usein syytä näytteelle ominaisiin pintareaktioihin. Niinpä SEM:n tyypillisiin käyttökohteisiin kuuluvat mm. pinnoitustarkastukset, murtumien syiden selvitykset tai pintojen mikrobitartuntojen tai ruostevaurioiden tarkastaminen.

AFM (Atom Force Microscope) eli atomivoimamikroskooppi

Elektronimikroskooppien lisäksi 1980-luvulla kehitettiin atomivoimamikroskooppi AFM (Atomic Force Microscope). Se ei enää perustu näköhavaintoihin vaan näytteen tunnusteluun. AFM on varsin monipuolinen mikroskooppi, jota käytetään elektroniikan ja kemian tutkimuksissa, mutta erityisesti biologiassa.