Wer kann mir sagen, was das Einfrieren und das Ätzen bei der Elektronenmikroskopie bewirkt! Gewinnt man dadurch Auflösung,
oder ist das zum Schutz vor den hochenergetischen Strahlen (Elektronen)?
Hallo Harald,
leider kenne ich die Gefrierätztechnik nicht. Daher kann ich nur allgemein etwas zur Wirkungsweise von Raster-Elektronen-Mikroskopen (REM, im englischen SEM) sagen.
Das Bild entsteht, vereinfacht gesagt, durch die Wirkung von Licht und Schatten. Ein fein gebuendelter Elektronenstrahl wird zeilenweise ueber die Probe gerastert. Dort wo er auftrifft, schaegt er einen Schauer von Elektronen aus der Probe heraus, der mit einem Detektor nachgewiesen wird. Die Helligkeit, mit der der aktuell bestrahlte Punkt der Probe auf dem Bildschirm dargestellt wird, entspricht der Anzahl der nachgewiesenen Elektronen. Trifft nun der Elektronenstrahl in eine Vertiefung auf der Probe und schaut der Detektor schraeg auf die Probe, so werden weniger Elektronen nachgewiesen, da der Elektronenschauer von der Vertiefung abgeschattet wird. Dieser Punkt erscheint also dunkler.
Was im REM als Bild entsteht ist daher ein Abbild der Oberflaechenstruktur der Probe.
Will man nun beispielsweise die Groesse und Form von Einschluessen in einem Mineral oder Metall nachweisen, muss man zunaechst durch Schleifen und Polieren eine mikroskopisch glatte Oberflaeche herstellen, die dann geaetzt wird. Da das Metall und die Einschluesse in der Regel unterschiedlich stark von Aetzmitteln abgetragen werden, kann man so die Unterschiede in der Zusammensetzung in ein Hoehenrelief uebersetzen, das dann mit dem Elektronenmikroskop nachgewiesen werden kann.
Die Aufloesung des REM wird in erster Linie durch die Guete des Elektronenstrahls bestimmt; je feiner er gebuendelt ist, umso besser sind die Bilder.
Davon, dass der Elektronenstrahl die Probe veraendert, weiss ich nichts. Dazu ist die Anzahl und die Energie der Elektronen zu gering. Anders ist das bei Beschuss mit Atomen, die mindestens eine mehr als 2000mal groessere Masse haben, als Elektronen.
Natuerlich ist das REM nicht auf die Materialforschung begrenzt. So kann man zum Beispiel von Fliegen beeindruckende Nahaufnahmen machen. Kuerzlich gab es in "Spektrum der Wissenschaft" einen Artikel ueber Kieselalgen mit sehr schoene Bildern aus dem REM.
Kannst Du mir wohl sagen, bei welchen Proben die Gefrierätztechnik angewandt wird?
Gruss,
Hartmut
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Das Prinzip der Elektronenmikroskopie ist ja in einem anderen Posting bereits erläutert worden. Eine Zusammenfassung davon ergibt, dass Du eine elektrisch leitende Oberfläche beötigst. Die Gefrierätzung ist einfach eine Methode, eine solche elektrische leitende Oberfläche für biologische Proben zu erzeugen. Das Vorgehen erfolgt in 4 Schritten:
1.) Schnelles Abkühlen der biologischen Probe durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff, Propan, Ethan oder etwas ähnlichem. Durch die schnelle Abkühlung wird ein Zersetzen des biologischen Materials und auch die Bildung großer Eiskristalle, die zu mechanischen Schäden am Untersuchungsmaterial führen würde, verhindert.
2.) Durch ein Mikrotom wird ein Schnitt im Hochvakuum durchgeführt. Dabei entsteht jedoch keine glatte Schnittfläche, sondern es splittern einzelne Eiskristalle ab. Es bildet sich eine Art Relief des Präparates.
3.) Im Hochvakuum suplimiert Eis aus der Probe und verstärkt das Relief.
4.) Die Oberfläche der Probe wird mit Kohlenstoff oder Plation oder Gold bedampft. Diese Schicht wird dann schließlich im Elektronenmikroskop untersucht.
Soweit in Kürze.
Jörn
Hallo,
noch eine kleine ergänzung
Das Prinzip der Elektronenmikroskopie ist
ja in einem anderen Posting bereits
erläutert worden. Eine Zusammenfassung
davon ergibt, dass Du eine elektrisch
leitende Oberfläche beötigst. Die
Gefrierätzung ist einfach eine Methode,
eine solche elektrische leitende
Oberfläche für biologische Proben zu
erzeugen.
Es gibt, gerade bei biologischen proben noch einen anderen wichtigen grund:
Stell dir ein aquarium vor, laß das wasser raus, und wundere dich, warum da so komische objekte (fische) so seltsam nebeneinander liegen.
Ähnlich ist es bei biologischen proben. Bei der probenpräparation muß sichergestellt sein, daß die probe nicht zerstört wird.
Der trick ist: das aquarium einfrieren und dann erst "anschneiden".
Ich hoffe, jetzt springt mir kein cryo-elektronenmikroskopiker an den kragen...
Grüße Robert