La storia della microscopia elettronica

Il percorso, in fase di allestimento, prevede tre diversi microscopi elettronici provenienti da diverse strutture dell’Ateneo senese, che già a partire dagli anni Sessanta adottò questi potenti strumenti per l’indagine biologica, medica e dei materiali.

Il microscopio elettronico è un microscopio che utilizza come radiazione gli elettroni anziché la luce, utilizzata nel tradizionale microscopio ottico. È dotato di altissimo potere risolutivo: mentre la luce visibile ha una lunghezza d’onda il cui valore si aggira mediamente intorno ai 5000 Å, un fascio di elettroni accelerati a circa 100 kV può vantare una lunghezza d’onda di circa 0.05 Å. Questo vuol dire che si ottiene una risoluzione più grande, rispetto alla luce, di circa 100.000 volte.

Fu inventato dai tedeschi Ernst Ruska e Max Knoll nel 1931: essi costruirono il prototipo di un microscopio elettronico con un potere d’ingrandimento di 400. Nel 1933, Ruska costruì un microscopio elettronico che superava la risoluzione ottenibile con un analogo strumento ottico.

Reinhold Rudenberg, il direttore scientifico della Siemens-Schuckertwerke, ottenne il brevetto per un microscopio elettronico nel maggio del 1931.

Nel 1937, il fisico tedesco Manfred von Ardenne sperimentò il microscopio elettronico a scansione (Scanning Electron Microscope, SEM).

La Siemens produsse il primo modello ‘commerciale’ di microscopio elettronico a trasmissione (Trasmission Elettron Microscope, TEM) nel 1939.

Gli attuali microscopi elettronici, quali strumenti scientifici, capaci di un potere d’ingrandimento di due milioni, rimangono comunque basati sul prototipo di Ruska.

Il microscopio elettronico a trasmissione (TEM – Transmission Electron Microscope) è il ‘tipo originale’ di microscopio elettronico, il quale dirige un fascio di elettroni verso il campione per illuminarlo, al fine di crearne un’immagine ingrandita. L’immagine ottenuta è in bianco e nero ma può essere colorata digitalmente. Il fascio di elettroni, prima di colpire il campione da esaminare, passa in una zona dove è stato creato artificialmente il vuoto, e solo successivamente attraverso il materiale da esaminare.

Nel microscopio elettronico a scansione (SEM – Scanning Electron Microscope) un fascio di elettroni colpisce il campione che si vuole osservare. Dal campione vengono emesse numerose particelle fra le quali gli elettroni secondari. Questi elettroni vengono rilevati da uno speciale rivelatore e convertiti in impulsi elettrici. Il fascio di elettroni non è fisso come nel TEM, ma effettua una scansione in linee successive; linea per linea viene così ricostruita l’immagine tridimensionale del campione.

Il percorso prevede l’esposizione di 3 esemplari di TEM: l’Emilskop Siemens IA e il Carl Zeiss EM 9A sono dei primi anni Sessanta; il Philips EM400T è degli anni Ottanta.