Tarama mikroskobu

Tıp dünyasından elektroniğe kadar geniş bir yelpazede görünür ışığın dayattığı sınırlamalar, tarama mikroskopu tarafından aşılabiliyor. Aygıtın sırrı, maddeyi inceleyen elektron demetinde…

Sonsuz derecede küçüğü inceleyebilmek için ışık aşılamaz bir sınır belirliyor. Nitekim bizim gözümüz yalnızca yaklaşık 800 ila 400 nanometre (10 üstü 9 metre) arasında değişen, görünür spektrum olarak adlandırdığımız dalga uzunluklarını algılayabiliyor.

Başka bir deyişle, görünür ışıkta işleyen bir mikroskopla (optik mikroskop) 200 nanometreden daha küçük, yani görünür olanın sınırının yaklaşık yarım dalga uzunluğundaki öğeler incelenemiyor.

tDaha ayrıntılı bir araştırma için ise ışığın yerini alacak bir şey bulmak gerekiyor.

20. yüzyılın başından itibaren elektronun davranışının bazı durumlarda fotonunkiyle (ışık parçacığı) benzerlikler taşıdığı saptandı.

Böylece optikte olduğu gibi elektron demetini odaklayacak elektronik lensler ortaya koyma fikri doğdu. Bu durumda elektronlar ışığın yerini almak üzere kullanılamaz mıydı?

Bunun için hava molekülleriyle çarpışmayı önlemek amacıyla hemen hemen mükemmel sayılabilecek bir boşlukta yayılmaları yeterliydi.

1931 yılında Alman Max Knoll ve Ernst Ruska Berlin Technische Hochschule’de işe koyuldular. Ve 1932 yılında itibaren rezolüsyonu 10 nanometre olan görüntüler elde ettiler.

Ancak yine de bu bir tarama mikroskopu değildi: Aygıt optik mikroskoptan esinlense de elektron demetini eşantiyon üzerinde odaklayan elektromanyetik lenslerle donanmıştı.

Ancak eşantiyonun elektronlar açısından saydam bir nitelik kazanması için yeteri kadar ince olması gerekiyordu. Kısacası, bu yöntem kalın ya da daha genel anlamda belli bir hacimdeki nesnelerin yüzeyinin incelenmesi için uygun değildi.

Manfred von Ardenne çözdü

Bu sorun, yüksek frekanslar konusunda uzmanlaşmış, televizyon üzerinde çalışan Manfred von Ardenne tarafından çözüldü.

Alman bilim adamı 1930 yılında, flüoresan ekranı tarayan elektron demetinin yarattığı ışıklı nokta aracılığıyla saydamlık ya da yansıma yoluyla bir görüntüyü analiz etmeye yarayan bir yöntem olan ‘flying spot’u geliştirdi. Bu, mikroskopa uygulanan katot tüpü ilkesiydi.

Böylece 1938 yılında ilk elektronik tarama mikroskopu başarıyla ortaya kondu; bu yöntem sayesinde eşantiyon elektronları geçirmiyor, kendisini tarayan ince bir elektronik demeti yansıtıyordu.

Önemli bir büyüme sağlayabilmek için miskroskopun taramasına hafif bir genişlik vermek (birkaç mikrometre) yeterliydi; öte yandan monitörün (katot tübü) büyüklüğü ise bütün yüzeyi kaplamaya yetiyordu. Bu yöntemle eşantiyonda incelenmiş birkaç mikrometrekare tüm ekranı kaplayan bir görüntüye dönüşüyor.

1. Hazırlık

İnceleme için ilk önce boşluk içinde metalizasyon aracılığıyla eşantiyonu geçirgen kılmak gerekiyor. Eşantiyon eğer yalıtkansa demetin elektronik bombardımanı altında negatif yüklenip elektrostatik etkiyle demeti itiyor.

2. Elektron topu

Isınmış bir tel elektron yayıyor; bu elektrodlar fazlasıyla pozitif hale getirilmiş bir ilk elektrod tarafından hızlandırılıyor ve böylece elektronik demet oluşuyor. İkinci bir elektrod grubu elektronik lens gibi hareket edip demeti odaklıyor.

3. Tarama

Elektromıknatıslar demeti yolundan saptırıp taramayı meydana getiriyorlar. Tam bir senkronizmle elektromıknatıslardan oluşan benzer grup çok daha önemli bir genişlikle monitörün elektronik demetini yolundan saptırıyor; böylece, eşantiyon üzerinde keşfedilen mikrometrekareler ekranda büyümüş gözüküyor.

4. Görüntünün oluşumu

Elektronik demet eşantiyona çarptığında elektronlar yansır sonra da elektrod tarafından toplanır. Elektrod, şiddetinin yansımaya orantılı olduğu bir akım meydana getirir. Bu akım ekranda ortaya çıkan noktaların parlaklığına komuta edip tarama süresince görüntüyü nokta nokta oluşturur.