Question 1

なぜSEMは生物学的サンプルのイメージングに光学顕微鏡よりも優れているのでしょうか？

Accepted Answer

SEMは0.5ナノメートルまでの解像度を達成し、光学顕微鏡の200ナノメートルの限界と比較されます。この優れた解像度は、電子ビームの1ナノメートルの波長が可視光の500ナノメートルの波長と比較して得られます。SEMはまた、より深い被写界深度を提供し、三次元の生物構造や光学顕微鏡では明確に解像できないナノ構造の可視化に理想的です。

Question 2

SEMで電子ビームが生物学的サンプルに当たるとどうなりますか？

Accepted Answer

電子ビームは、二種類の電子放出を引き起こします：二次電子とバックスキャッター電子です。二次電子はサンプル表面から放出される低エネルギーの電子で、構造に関する地形情報を提供します。バックスキャッター電子は入射ビームと反対方向に反射し、原子量とともに強度が増加し、組成分析と材料の違いを区別することを可能にします。

Question 3

なぜSEMイメージングの前に生物学的サンプルを乾燥させる必要があるのでしょうか？

Accepted Answer

SEMは真空環境で動作しますが、これは生物学的サンプルの高水分含有量と互換性がありません。水は真空中で急速に蒸発し、特に繊細な細胞の構造を崩壊させます。サンプルは固定剤で処理され、すすぎ、そして水を除去しながら本来の構造を保持するために、増加するエタノール濃度を使用してゆっくりと脱水されます。

Question 4

スパッタコーティングとは何で、なぜSEM撮像に必要ですか？

Accepted Answer

スパッターコーティングは、通常4～6ナノメートルの厚さの薄い金属層を生物学的サンプルに付着させます。生物学的材料は導電性が低いため、この金属コーティングは電子ビームによる電荷蓄積を防ぎ、画像の歪みを防ぎます。導電性のある表面により、SEM分析中の正確な電子検出と画像品質の向上が可能になります。

Question 5

環境SEMは、通常のSEMとどのようにして感度の高いサンプルの撮像に違いがあるのでしょうか？

Accepted Answer

環境型走査型電子顕微鏡 (ESEM) は、試料チャンバー内に気体環境を維持し、乾燥させることなく湿潤または未被覆の試料の撮像を可能にします。2つの絞りによって高真空電子銃チャンバーと試料チャンバーが分離されています。気体分子が電子ビームを散乱させますが、ビームのエネルギーは撮像に十分であり、崩壊していない細胞構造を保持し、水和した生物学的試料の可視化を可能にします。

Question 6

植物組織のような繊細な生物学的構造を撮像するために重要な準備段階は何ですか？

Accepted Answer

繊細な組織は構造を安定させるためにホルマリン/酢酸のような溶液での固定を必要とします。組織はその後エタノールで切断され、メッシュ容器に入れられ、70%、80%、90%、そして100%のエタノールシリーズを通して脱水されます。最後に、クリティカルポイント乾燥によって残りの溶剤を崩壊させずに除去し、SEM撮像の前に金属によるスパッタコーティングを行います。

Question 7

SEMは他の技術では明らかにできない生物学的材料に関するどのような情報を明らかにできますか？

Accepted Answer

SEMは、25ミクロンのサイズ以下の繊維状の特徴を持つ三次元の多孔質構造を明らかにします。これらの構造は、光学および共焦点顕微鏡で生物学的サンプルを撮像するでは限られた画面深度のため視覚化が困難です。SEMはまた、二次電子およびバック散乱電子の分析を通じて、地形的詳細、元素組成、結晶性情報を提供し、ナノおよび微細構造の包括的な特徴付けを可能にします。

生体試料のSEMイメージング - 評価クイズ