ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Κυριακή 28 Σεπτέμβρη 2003
Σελ. /24
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΣΑΡΩΣΗΣ
Εργαλείο για την παρατήρηση του απειροελάχιστου

Η εικόνα είναι εντυπωσιακή: Ενα μικροσκοπικό έντομο μεγεθυμένο 10.000 φορές προβάλλει σαν ένας γιγαντιαίος εξωγήινος από ταινία επιστημονικής φαντασίας, με τρομακτικά νύχια και δαγκάνες, έτοιμος να κατασπαράξει όποιον βρεθεί μπροστά του. Αυτή η συναρπαστική εικόνα είναι δυνατή χάρη στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης.

Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να μεγεθύνουν αντικείμενα μέχρι και 1.000.000 φορές. Αλλά εκείνο που κάνει τις εικόνες τους εκπληκτικές είναι ότι μπορούν να αναπαραστήσουν με ακρίβεια την επιφάνεια των αντικειμένων, εμφανίζοντας λεπτομέρειες μεγέθους μόλις 100 άνγκστρομ (1 άνγκστρομ = 0,0000000001 μέτρα, ή 0,1 νανόμετρα). Επιπλέον, μπορούν να καταγράψουν όλα τα χημικά στοιχεία που απαρτίζουν ένα δείγμα.

Αν και η λήψη μεγεθυμένων εικόνων εντόμων και άλλων οργανισμών είναι η πιο οικεία στον μη ειδικό, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια είναι εξαιρετικά χρήσιμα για μια πλειάδα χρήσεων. Οι μηχανικοί της βιομηχανίας τα χρησιμοποιούν, για να καταλάβουν γιατί αστοχούν τα υλικά, π.χ. για να διαπιστώσουν αν μια μεταλλική ράβδος έσπασε από κόπωση, διάβρωση ή από μεγάλες τάσεις που ασκήθηκαν πάνω της. Οι κατασκευαστές κινητήρων αεριωθουμένων αναλύουν μ' αυτά τα σωματίδια που παγιδεύονται στα φίλτρα λαδιού για να προσδιορίσουν ποια εξαρτήματα των κινητήρων παρουσιάζουν εκτεταμένες φθορές. Εξετάζοντας κύτταρα με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, οι ερευνητές της ιατρικής μπορούν να ανιχνεύσουν το βαθμό αλλοίωσης των οστών ή αν ένα βακτήριο έχει προσβάλει κάποιον ιστό. Οι ερευνητές της σήμανσης απ' τη μεριά τους μπορούν να βεβαιώσουν αν μια τρίχα, ίνες υφάσματος ή υπόλειμμα πυρίτιδας που βρέθηκαν σε διαφορετικές τοποθεσίες προέρχονται από κάποια συγκεκριμένη πηγή.

Το δείγμα, αφού αποξηρανθεί υπόκειται σε προεπεξεργασία, για να επικαλυφθεί με ένα στρώμα αγώγιμων ατόμων, ώστε να μην παρατηρηθεί συσσώρευση αρνητικών φορτίων, καθώς η ακτίνα ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας θα το σαρώνει. Ενα συνηθισμένο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης στοιχίζει από 150.000 έως 300.000 ευρώ. Ειδικές παραλλαγές, όπως τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια χαμηλής πίεσης και τα περιβαλλοντικά ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν να «φωτογραφίσουν» δείγματα που δεν έχουν την αγώγιμη επικάλυψη, ή είναι υγρά. Ομως, αυτές οι παραλλαγές στοιχίζουν πάνω από 1.000.000 ευρώ όταν είναι πλήρως εξοπλισμένες. Κάποια απ' αυτά τα μικροσκόπια επιτρέπουν στο χειριστή να υγράνει, να θερμάνει, να μακρύνει ή να συμπιέσει το δείγμα.

Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούν δυστυχώς να δώσουν μόνο στατικές εικόνες των δειγμάτων, δεν μπορούν, δηλαδή, να χρησιμοποιηθούν για να αποτυπώσουν μικροσκοπικά αντικείμενα σε κίνηση. Μπορούμε να πούμε ότι φωτογραφίζουν, δε βιντεοσκοπούν το δείγμα. Βέβαια, η αλλεπάλληλη παράθεση στιγμιοτύπων ενός δείγματος μπορεί υπό ορισμένες προϋποθέσεις να δημιουργήσει μια αρκετά πιστή καταγραφή της εξέλιξής του, στροβοσκοπικού τύπου. Επιπλέον, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια δεν μπορούν να παραγάγουν έγχρωμες απεικονίσεις. Οι έγχρωμες «φωτογραφίες» από ηλεκτρονικά μικροσκόπια έχουν υποστεί επεξεργασία, ώστε οι τόνοι του γκρι που περιέχουν να αντιστοιχίζονται με κάποια χρώματα για πιο «ρεαλιστικό» αποτέλεσμα.

Ενα άλλο είδος ηλεκτρονικών μικροσκοπίων είναι τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης, που αντί να σαρώνουν την επιφάνεια του δείγματος με ηλεκτρόνια, για να αναδείξουν την τοπογραφία του, στέλνουν την ακτίνα μέσα από το δείγμα, έτσι ώστε να αποκαλύψουν το εσωτερικό του. Τα μικροσκόπια αυτά μπορούν να αποκαλύψουν λεπτομέρειες μεγέθους μόλις ενός άνγκστρομ! Για να το πετύχουν βέβαια, πρέπει το δείγμα να έχει προετοιμαστεί σαν μια φέτα του υλικού όχι πιο παχιά από 1.000 άνγκστρομ. Ετσι τα όργανα αυτά δεν μπορούν να δείξουν μια μεγεθυμένη εικόνα π.χ. ενός κουνουπιού, αλλά μπορούν να αποκαλύψουν τον ιό που ελλοχεύει μέσα σε ένα από τα κύτταρα του εντόμου.

Αλλη παραλλαγή μικροσκοπίων υψηλής μεγέθυνσης είναι τα μικροσκόπια εστιασμένης ακτίνας ιόντων, που όπως λέει και το όνομά τους κατευθύνουν πάνω στο δείγμα μια ακτίνα ιόντων (γαλλίου συνήθως). Τα όργανα αυτά μπορούν είτε να αποτυπώσουν την εικόνα μιας επιφάνειας, είτε να χαράξουν και να απομακρύνουν υλικό, όπως οι αμμοβολές. Χρησιμοποιούνται συχνά για την ανακάλυψη και επιδιόρθωση λαθών πάνω σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και για τη σμίλευση άλλων μικροκατασκευών.


Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»



Ο καθημερινός ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ 1 ευρώ