Differenza tra microscopio elettronico a scansione e a trasmissione

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Alla base della progettazione e della costruzione dei microscopi elettronici sta la considerazione che a ogni particella materiale può essere associata un’onda. Le dimensioni del più piccolo particolare osservabile attraverso un microscopio, cioè il potere risolutivo dello strumento, sono d’altronde proporzionali alla lunghezza d’onda della radiazione usata per illuminare l’oggetto. Il minimo valore della lunghezza d’onda attribuibile a una radiazione luminosa è dell’ordine di 400 nm e ciò pone dei limiti invalicabili alle dimensioni del particolare osservabile. Accelerando elettroni ad alta velocità si possono però ottenere lunghezze d’onda molto minori di quelle luminose. Esistono tre tipi di microscopi elettronici:

  • a trasmissione,
  • a scansione,
  • ad emissione di campo.

Microscopio elettronico a trasmissione

Ha una struttura schematica simile a quella di un microscopio ottico: la sorgente di luce è sostituita da una sorgente di elettroni e al posto delle lenti ottiche si hanno lenti elettromagnetiche. L’interno del microscopio elettronico è sotto vuoto. La sorgente fornisce un fascio di elettroni di velocità uniforme, che viene concentrato su una pellicola sottile del campione da osservare. Il fascio di elettroni, dopo avere attraversato il campione, viene sottoposto all’azione dei campi magnetici dell’obiettivo e del proiettore e giunge su uno schermo fluorescente, dove produce l’immagine visibile, oppure su una lastra fotografica. I microscopi di questo tipo permettono di ottenere ingrandimenti di qualche centinaio di migliaia di diametri, cioè di due ordini di grandezza superiori ai massimi ingrandimenti ottenibili per via ottica. Il minimo dettaglio distinguibile nell’oggetto risulta minore di un milionesimo di millimetro, contro il decimillesimo di millimetro del microscopio ottico.

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Microscopio elettronico a scansione

Nel microscopio elettronico a scansione (o SEM, Scanning Electron Microscope) il fascio elettronico emesso dalla sorgente è comandato in modo da eseguire una scansione di tipo televisivo ed esplorare, elemento per elemento, la superficie dell’oggetto in esame. Gli elettroni trasmessi, o emessi, dai successivi elementi di superficie colpiti dal fascio elettronico sono raccolti da un collettore e danno origine al segnale di comando del cinescopio sul cui schermo si forma l’immagine ingrandita. Con i microscopi elettronici a scansione si possono ottenere ingrandimenti di oltre seimila diametri; la definizione è di circa un millesimo di millimetro. Le risoluzioni e gli ingrandimenti raggiungibili con il SEM sono quindi intermedi (ma spesso è conveniente avere anche ingrandimenti inferiori a quelli del microscopio ottico) tra quelli del microscopio ottico e quelli del microscopio elettronico a trasmissione. Rispetto a quest’ultimo il SEM ha il vantaggio di una grande profondità di campo e consente quindi l’esame diretto di superfici anche molto ruvide. Con il SEM si possono distinguere regioni superficiali di diversa composizione chimica e rilevare la distribuzione del potenziale elettrico sulla superficie dei conduttori. La caratteristica più straordinaria del SEM è però quella di fornire una rappresentazione eccezionalmente realistica e tridimensionale dell’oggetto osservato. Il microscopio a scansione trova applicazioni numerose sia in campo biologico sia, soprattutto, nel campo della tecnologia dei materiali. In queste applicazioni, accoppiato a elaboratori elettronici di ridotte dimensioni, permette di effettuare analisi quantitative anche in regioni estremamente limitate del campione.

Microscopio elettronico ad emissione di campo

Un altro tipo di microscopio elettronico è quello a emissione di campo, in cui l’oggetto da osservare, sottoposto a campi elettrici molto intensi, è anche la sorgente degli elettroni (o degli ioni positivi) utilizzati per la visualizzazione. Col microscopio a emissione di campo la definizione arriva al livello atomico e si possono avere ingrandimenti di un milione di diametri.

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