Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft (TU Delft) hebben een slimme truc ontwikkeld en de snelheid van elektronenmicroscoopbeeldvorming met een factor 20 verhoogd. Een simpele aanpassing is voldoende:een spanning op de preparaathouder zetten. Door deze eenvoudige ingreep een exemplaar dat normaal gesproken een week nodig zou hebben om een ​​elektronenmicroscoop te maken, kan nu in één nacht of één werkdag worden geïnspecteerd.

Elektronenmicroscopen zijn ongeëvenaard als het gaat om beeldvorming op de allerkleinste schaal. In tegenstelling tot een optische microscoop die lichtdeeltjes vangt, de scanning elektronenmicroscoop (SEM) schiet een elektronenstraal op het monster, bijvoorbeeld een dun plakje weefsel. De elektronen in de bundel verstrooien in het weefsel, waarna de verstrooide elektronen worden opgevangen door een sensor. Vervolgens maakt een computer een afbeelding op basis van het aantal elektronen dat wordt verstrooid op elke positie die de bundel scant.

nauwgezette taak

Elektronenmicroscopen kunnen objecten tot een miljoen keer vergroten, waardoor je de structuur van het weefsel of ander materiaal op bijna moleculair niveau kunt onderzoeken. Maar omdat het apparaat zo gedetailleerd werkt, het is echt een moeizame taak om kleine objecten in kaart te brengen. "Als onderdeel van onderzoek naar diabetes, bijvoorbeeld, we werken samen met onderzoekers van het UMC Groningen om beelden te maken van de insulineproducerende eilandjes van Langerhans in de pancreas, ", zegt TU Delft-onderzoeker Jacob Hoogenboom. "Om van een rat een volledig beeld te maken van slechts één plakje alvleesklierweefsel, zijn ongeveer een week metingen nodig."

Hoogenbooms onderzoeksgroep, dat werkt aan het verbeteren van optische en elektronenmicroscopen, heeft nu een slimme truc bedacht om dit proces met een factor twintig te versnellen. "Door een spanning op de monsterhouder aan te brengen, kunnen we de inkomende elektronen vertragen en tegelijkertijd de uitgaande elektronen versnellen, " legt hij uit. "Deze versnelling betekent dat de elektronen de detector met meer energie raken, zodat ze meer signaal genereren, waardoor elektronische ruis en schotruis worden overweldigd en het apparaat efficiënter kan meten."

Potentieel

De onderzoekers kwamen op dit idee via een andere, fundamenteel, onderzoeksproject. In dit onderzoek proberen ze te achterhalen welke chemische reacties de elektronen aangaan met de materialen die ze scannen, bij verschillende energieën. "Het doel is om deze reacties zoveel mogelijk te beperken, omdat u niet wilt dat wat u scant verandert terwijl u het scant, " zegt Hoogenboom. "Om de energie van de elektronen aan te passen, we hebben ook geëxperimenteerd met het toepassen van een elektrische potentiaal op het monster. We hadden het er onderling over toen we ons realiseerden dat we zo'n potentieel ook konden gebruiken om tijd te besparen bij het maken van een afbeelding."

Het mooie van deze TU Delft truc is dat er geen ingewikkelde aanpassingen voor nodig zijn:iedereen met een scanning elektronenmicroscoop kan ermee aan de slag. Hoogenboom:"In de meeste elektronenmicroscopen is het al mogelijk om een ​​spanning op de preparaathouder aan te brengen. Normaal gesproken gebruiken mensen deze optie om hoogenergetische verstrooide elektronen te scheiden van die met lage energie, u houdt dus alleen het nuttige signaal over. Maar tot nu toe had niemand zich gerealiseerd hoeveel sneller je je exemplaar in beeld kunt brengen."