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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Differenza tra microscopio ottico ed elettronico

MEDICINA ONLINE SISTEMA IMMUNITARIO IMMUNITA INNATA ASPECIFICA SPECIFICA ADATTATIVA PRIMARIA SECONDARIA DIFFERENZA LABORATORIO ANTICORPO AUTO ANTIGENE EPITOPO CARRIER APTENE LINFOCITI BI microscopi si dividono a seconda del sistema adoperato per indagare il campione, in microscopi ottici, microscopi elettronici, microscopi a scansione di sonda, microscopi binoculari da dissezione, microscopi di altro tipo:

Microscopio ottico

Il microscopio ottico utilizza come sorgente la luce, intesa in senso generale come radiazione elettromagnetica dal vicino infrarosso all’ultravioletto, anche se i microscopi più diffusi utilizzano proprio la radiazione visibile; ha risoluzione tipicamente minore rispetto al microscopio elettronico, ma è generalmente molto più economico e fornisce immagini a colori anche di organismi viventi molto piccoli: con il microscopio ottico si possono ad esempio distinguere i batteri. Una descrizione a sé merita tuttavia lo SNOM (Scanning Near-Field Optical Microscope) che permette di raggiungere risoluzioni fino a 200 nanometri (migliora la visione a occhio nudo di circa 500 volte).

Microscopio elettronico a trasmissione

Il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) utilizza come sorgente un fascio doppio di elettroni di un certo potenziale, ha risoluzione estremamente maggiore di quello ottico e permette di rilevare, oltre all’immagine, anche numerose altre proprietà fisiche del campione; tuttavia è molto più complesso, delicato e costoso rispetto al microscopio ottico, inoltre deve funzionare in assenza d’aria e non fornisce immagini in vivo. Le immagini, ottenute al di fuori del campo del visibile, possono essere in bianco e nero o a falsi colori. Permette, con i maggiori ingrandimenti, di distinguere gli atomi. È quasi mille volte più potente del microscopio ottico ed ha una risoluzione che si spinge, in casi estremi, fino a 0,05 nanometri.

Per approfondire: Differenza tra microscopio elettronico a scansione e a trasmissione

Microscopio a scansione di sonda

Il microscopio a scansione di sonda (SPM) esplora il preparato in maniera analoga a quello che fa una puntina grammofonica, basandosi su diversi fenomeni fisici di scala molecolare e atomica come l’effetto tunnel e le forze di Van der Waals. Ha una risoluzione limitata a 10 nanometri, ma permette rappresentazioni tridimensionali di cellule e di strutture cellulari. Altri tipi di microscopi sfruttano diverse radiazioni, le onde acustiche e differenti fenomeni fisici.

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Sperma umano e spermatozoi vitali visti al microscopio [VIDEO]

Gli spermatozoi sono le cellule gametiche maschili e, immersi nello sperma, hanno il compito di raggiungere il gamete femminile, l’uovo, per fecondarlo e dare avvio ad una gravidanza. Ecco in questi video, alcuni spermatozoi osservati al microscopio a 1600 ingrandimenti.

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Incontro tra spermatozoi e cellula uovo al microscopio [VIDEO]

Durante il rapporto sessuale con l’orgasmo l’uomo libera in vagina sui 400 milioni di spermatozoi (40-600 milioni in media) che dovranno poi raggiungere l’ovulo per poterlo fecondare.

Lo spermatozoo e l’ovulo si incontrano a livello dell’ampolla tubarica, vicino alle ovaia. Nella punta della testa dello spermatozoo c’è l’acrosoma, una specie di sacchettino che contiene una serie di enzimi che hanno la capacità di fondere la membrana cellulare dello spermatozoo con quella dell’ovulo. Questa fusione, chiamata reazione acrosomiale, può avvenire solo in presenza della zona pellucida, uno strato protettivo dell’ovulo ricco di proteine, e in particolare a livello di una glicoproteina chiamata ZP3, che oltre a innescare la reazione di fusione agisce anche da àncora per lo spermatozoo.

Quando il primo spermatozoo si lega a una parte della glicoproteina ZP3, scatta la fusione tra le membrane cellulari. Quando i due gameti si fondono l’ovulo si attiva. Prima di tutto secerne delle sostanze che modificano la zona pellucida e le proteine ZP3 vengono inattivate per evitare che altri spermatozoi entrino dentro l’ovulo. Quindi l’ovulo completa la sua maturazione per poter poi fondere il suo DNA con quello maschile. Una volta che i due DNA si sono uniti si forma la prima cellula del bambino che prende il nome di zigote.

In questo video possiamo vedere l’incontro tra gli spermatozoi e l’oocita.

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Dott. Emilio Alessio Loiacono
Medico Chirurgo
Direttore dello Staff di Medicina OnLine

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