Question 1

מדוע SEM עדיף על פני מיקרוסקופיה אופטית עבור דימוי של דגימות ביולוגיות?

Accepted Answer

מיקרוסקופ SEM משיג רזולוציה של עד 0.5 ננומטר, בהשוואה למגבלה של 20 ננומטר במיקרוסקופיה אופטית. רזולוציה עליונה זו נובעת מאורך הגל של קרן האלקטרונים, העומד על 1 ננומטר, לעומת אורך גל של 50 ננומטר לאור נראה. ה-SEM מספק גם עומק שדה רב יותר, מה שהופך אותו לאידיאלי להדמיה של מבנים ביולוגים תלת-מדיים וננו-מבנים שמיקרוסקופים אופטיים אינם יכולים להבחין בהם בבירור.

Question 2

מה קורה כאשר קרן אלקטרונים פוגעת בדגימה ביולוגית ב-SEM?

Accepted Answer

קרן האלקטרונים גורמת לשני סוגים של פליטות אלקטרונים: אלקטרונים משניים ואלקטרונים מפוזרים לאחור. אלקטרונים משניים הם אלקטרונים בעלי אנרגיה נמוכה הנפלטים מפני השטח של הדגימה, ומספקים מידע טופוגרפי על המבנה. אלקטרונים מפוזרים לאחור מוחזרים בכיוון הפוך לקרן הפגיעה ועוצמתם עולה עם המשקל האטומי, מה שמאפשר ניתוח הרכבי ויכולת להבחין בין חומרים שונים.

Question 3

מדוע יש לייבש דגימות ביולוגיות לפני דימות ב-SEM?

Accepted Answer

מכשיר ה-SEM פועל בסביבה של ואקום גבוה, שאינה תואמת את תכולת המים הגבוהה של דגימות ביולוגיות. מים מתאדים במהירות בואקום, מה שגורם לקריסת מבני הדגימה, במיוחד בתאים עדינים. דגימות מטופלות בחומרי קיבוע, נשטפות ועוברות דהידרציה איטית באמצעות ריכוזי אתנול עולים, וזאת כדי לשמר את המבנה הטבעי תוך써 סילוק המים.

Question 4

מהו ציפוי בזיפוח (sputter coating) ומדוע הוא נחוץ לצילום ב-SEM?

Accepted Answer

ציפוי בשיטת התזה (Sputter coating) שוקע שכבת מתכת דקה, בדרך כלל זהב בעובי של ארבעה עד שישה ננומטרים, על דגימות ביולוגיות. מכיוון שחומרים ביולוגיים אינם מוליכים, ציפוי מתכת זה מונע הצטברות מטען מעל קרן האלקטרונים, דבר שעלול לעוות את התמונות. המשטח המוליך מאפשר גילוי מדויק של אלקטרונים ושיפור באיכות התמונה במהלך אנליזת SEM.

Question 5

במה נבדל SEM סביבתי (environmental SEM) מ-SEM קונבנציונלי עבור דימות של דגימות רגישות?

Accepted Answer

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק סביבתי (ESEM) שומר על סביבה גזית בתא הדגימה, מה שמאפשר דימוי של דגימות רטובות או דגימות ללא ציפוי ללא צורך באיבוי. שתי מחיצות (apertures) מפרידות בין תא תותח האלקטרונים בואקום גבוה לבין תא הדגימה. למרות שמולקולות גז מפזרות את אלומת האלקטרונים, אנרגיית האלומה נותרת מספקת לצורך דימוי, ובכך נשמרות מבנים תאיים שאינם קורסים ומאפשרה ויזואליזציה של דגימות ביולוגיות הידרטיות.

Question 6

אילו שלבי הכנה הם קריטיים לצילום של מבנים ביולוגיים עדינים, כגון רקמות צמחים?

Accepted Answer

רקמות עדינות דורשות קיבוע באמצעות תמיסות כגון פורמלין/חומצה אצטית כדי לייצב את המבנה. לאחר מכן, הרקמות נחתכות באתנול, מונחות במיקלי רשת, ומסולקות ממים באמצעות סדרת אתנול בריכוזים של 70%, 80%, 90% ו-10%. לבסוף, ייבוש בנקודה קריטית מסיר את הממיס שנותר מבלי לגרום לקריסה, ולאחר מכן מבוצע ציפוי בזיפוח מתכתי לפני הדמיית SEM.

Question 7

איזה מידע יכול SEM לחשוף לגבי חומרים ביולוגיים שטכניקות אחרות אינן יכולות לחשוף?

Accepted Answer

מיקרוסקופ SEM חושף מבנים נקבוביים תלת-מדיים בעלי מאפיינים סיביים הקטנים מ-25 מיקרון, שקשה להדמיאם בדגימות ביולוגיות באמצעות מיקרוסקופיה אופטית וקונפוקלית עקב עומק שדה מוגבל. ה-SEM מספק גם פרטים טופוגרפיים, הרכב אלמנטרי ומידע על גבישיות באמצעות ניתוח של אלקטרונים משניים ואלקטרונים מפוזרים לאחור, מה שמאפשר אפיון מקיף של ננו-ומבני מיקרו.

הדמיית SEM של דגימות ביולוגיות - חידון הערכה