Das Rasterelektronenmikroskop ist ein Gerät, das hochenergetische Elektronenstrahlen verwendet, um Informationen über eine Mikroskopieprobe zu erzeugen. Die erzeugten Informationen werden dann in ein Bild der Probe aufgelöst. Rasterelektronenmikroskope sind bis zu 250-mal leistungsstärker als Lichtmikroskope und können Bilder bis zu 500,000-mal vergrößern.
Ein Standard-Rasterelektronenmikroskop kann Bilder von Objekten mit einer Größe von bis zu fünf Nanometern auflösen. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter oder ungefähr vier Milliardstel Zoll. Diese Mikroskope können genaue Bilder von Organismen erzeugen, die so klein wie Viren sind, und sogar Bakteriophagen, bei denen es sich um Viren handelt, die Bakterien infizieren.
Neben seiner Fähigkeit, so kleine Proben zu vergrößern, ist eine weitere nützliche Eigenschaft des Rasterelektronenmikroskops, dass es dreidimensionale Bilder erzeugen kann. Denn die Mikroskope verfügen über eine große Schärfentiefe, sodass Objekte im Hintergrund und Vordergrund gleichzeitig scharfgestellt bleiben. Dies macht die Rasterelektronenmikroskopie sehr nützlich, um die Oberflächenstruktur und die 3D-Form von Proben zu bestimmen.
Aufgrund der Funktionsweise der Maschine ist die richtige Probenvorbereitung ein wesentlicher Aspekt der Rasterelektronenmikroskopie. Die Vorbereitung besteht aus zwei wichtigen Teilen. Erstens müssen Proben mit einer elektrisch leitfähigen Substanz wie Gold, Platin oder Chrom beschichtet werden. Dies ist wichtig, um die elektrostatische Aufladung während des Prozesses zu reduzieren. Der zweite wichtige Aspekt ist, dass die Proben im Vakuum untersucht werden, das heißt, sie müssen vollständig trocken sein. Aus diesem Grund werden biologische Proben mit einer Substanz wie Formaldehyd chemisch fixiert, um die Gewebestruktur zu erhalten.
Der Betrieb des Rasterelektronenmikroskops umfasst eine Elektronenkanone, magnetische Linsen und einen Elektronendetektor. Sobald die Probe auf dem Mikroskoptisch platziert ist und der Prozess beginnt, beginnt die Elektronenkanone zu feuern. Die Kanone feuert einen Elektronenstrahl durch eine Anode, dann durch zwei magnetische Linsen und dann durch den Elektronendetektor.
In Verbindung mit der Kondensorlinse des Mikroskops bündelt dieses Verfahren den Elektronenstrahl effektiv, damit er genau auf die Probe treffen kann. Dabei beginnen die Elektronen mit der Probe zu wechselwirken und die Detektoren im Mikroskop zählen die auftretenden Wechselwirkungen. Die Anzahl der Interaktionen bestimmt dann, wie Pixel auf dem Monitor erscheinen, der Bilder anzeigt. Je mehr Interaktionen auftreten, desto heller erscheinen die Pixel. Der Kontrast in der Helligkeit der Pixel macht das Bild aus.
Rasterelektronenmikroskopische Bilder werden ohne den Einsatz von Lichtwellen erzeugt; daher sind die Bilder immer in Schwarzweiß. Dies sind hochdetaillierte dreidimensionale Bilder, und trotz des Fehlens von Farbe sind sie äußerst genau. Bilder können eingefärbt werden, um sie lebendiger erscheinen zu lassen und den Kontrast zu verbessern.