Vragen en antwoorden over microscopen
Hoe werkt een elektronenmicroscoop?
Rond 1900 bestonden er microscopen van uitstekende kwaliteit, maar die waren niet in staat een voorwerp in beeld te brengen dat kleiner was dan de golflengte van het licht dat er op valt. Om deze heel kleine deeltjes te zien, moesten dus de beperkingen die het licht stelde, opgeheven worden.
In 1904 ontwikkelde de Duitse instrumentenmaker Carl Zeiss de 'Ultramicroscoop', die deeltjes vanaf de zijkanten verlichtte. Dat was al een belangrijke verbetering, maar nog bevredigender resultaten gaf de microscoop van de Duitser August Kohler. Hij gebruikte straling met een kortere golflengte dan dat van het zichtbare licht. Zijn 'Ultravioletmicroscoop' uit 1919 vergrootte een voorwerp 2500 maal.
In 1924 veronderstelde de Franse fysicus Louis de Broglie dat een elektronenstraal dezelfde eigenschappen had als licht, maar dan met een zeer korte golflengte. Uit experimenten van de Duitse natuurkundige Hans Busch in 1927 bleek dat De Broglie gelijk had. Busch ontwikkelde een manier om elektronenstralen te concentreren door ze door een magnetisch veld te leiden.
De eerste elektronenmicroscoop werd in 1931 gebouwd door de Duitse fysicus Ernst Ruska en kon een voorwerp 12.000 maal vergroten. Reeds enkele jaren later waren er microscopen die een voorwerp 1 miljoen maal konden vergroten, waardoor voor het eerst individuele moleculen zichtbaar werden.
In een elektronenmicroscoop wordt het te bestuderen voorwerp gebombardeerd met een hoogenergetische elektronenbundel. Het voorwerp moet in een vacuüm geplaatst zijn om te voorkomen dat de luchtmoleculen gaan interfereren met de elektronenbundel. Als de elektronenbundel op een fluoriscerend schermpje valt, wordt het gemagnetiseerde beeld zichtbaar (zoals een beeld op de televisie) of wordt het fotografisch vastgelegd. Sommige beelden hebben zelfs een driedimensionale kwaliteit, zodat bijvoorbeeld kankercellen of de vezelhaakjes in nylon zichtbaar worden.
In de jaren zeventig kon het eerste atoom gefotografeerd worden. Begin jaren tachtig ontwikkelden de Zwitsers Gerd Binnig en Heinrich Rohrer de 'Scanning Tunnelling Microscoop' (STM). Die is zo gevoelig dat elk atoom van een materie er afzonderlijk mee waargenomen en gemeten kan worden. De STM heeft een vergrotingscapaciteit van 100 miljoen. In 1985 ontwikkelde Binnig een nog betere versie van de STM, de Atomic Force Microscoop (AFM). Die zou van groot belang worden in het onderzoek naar DNA en virussen. In de jaren negentig heeft de nanotechnologie (genoemd naar nanometer, 1 miljardste van een meter) geleid tot grote animositeit bij onderzoeksinstituten, die proberen het onzichtbare steeds helderder in beeld te krijgen.
Dit artikel verscheen in het RTTY-bulletin van de Afd Woerden van 13 jan 2002 (Uit: Uitvindingen van de 20e eeuw, RD 1996).
