TEM

Transmisní elektronový mikroskop zobrazuje ultrastruktury vzorku pomocí svazku prošlých elektronů. Náš transmisní elektronový mikroskop JEOL JEM-1400+, který byl do projektu vložen jako věcný příspěvek, pracuje s urychlovacími napětími 40 – 120 kV. Je tak vhodný především pro pozorování biologických vzorků (typicky při urychlovacích napětích 80 – 120 kV), ultrastruktury nanomateriálů (kvantové tečky, nano grafen, nano partikule TiO2 atp.) a tenkých materiálových vzorků, jejichž tloušťka je maximálně desítky nm. Ke generování elektronového svazku využívá mikroskop katodu LaB6, která v porovnání s klasickou wolframovou katodou dosahuje vyšší intenzity svazku a rovnoměrnějšího ozáření vzorku. Maximální garantované rozlišení mikroskopu je 0,38 nm v případě bodového obrazu a 0,2 nm u mřížkového obrazu. Mikroskop umožňuje pozorování klasických vzorků na standardních mřížkách Ø 3 mm. Je také vybaven držákem a speciální evakuační stanicí pro uchovávání a pozorování kryogenicky zmražených vzorků. Dále umožňuje analýzu vzorků pomocí difrakce a systému EDS.

Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS, EDX, EDXS nebo XEDS); někdy také nazývána energy dispersive X-ray analysis (EDXA nebo EDAX) nebo energy dispersive X-ray microanalysis (EDXMA); je analytická metoda pro prvkovou nebo chemickou analýzu vzorků, která zjišťuje složení zkoumaného vzorku, a to pomocí analýzy charakteristického záření, které vzniká interakcí vzorku s dopadajícími elektrony. Náš mikroskop JEOL JEM-1400+ je vybaven EDS systémem firmy JEOL s SSD (Silicon Drift Detector), detektorem s aktivní plochou 30 mm2, rozlišením 129 eV a speciálním beryliovým držákem.

Pro pozorování v transmisním elektronovém mikroskopu je potřeba připravit velmi tenké vzorky o tloušťce kolem 100 nm, aby je elektrony byly schopné prozářit a vytvořit dostatečně jasný obraz. K tomu se používá zařízení na krájení vzorků, tzv. ultra mikrotom. V našich laboratořích jsme schopni připravit a pomocí transmisního elektronového mikroskopu JEOL JEM-1400+ pozorovat nejen klasické ultratenké řezy se standardní fixací, kontrastováním a řezy pro imuno-detekci, ale také speciální vzorky zpracované velmi šetrnou metodou – kryogenickým zmrazením pro zachování maxima buněčné ultrastruktury a pro speciální imuno-detekční techniky. Přípravu takových vzorků provádíme pomocí kryo ultra mikrotomu PowerTome PCZ firmy RMC Boeckeler s kryostanicí pro krájení hluboce zmrazených vzorků. PowerTome PCZ je schopen automatického krájení vzorků o volitelné tloušťce (0 nm – 15 nm) rychlostmi 0,1 – 100 mm/s. Díky tomu lze krájet vzorky speciálně připravené v pryskyřicích nebo zmrazené, a to za pomocí skleněných nebo diamantových nožů. Velikost (rozměry) vzorků je přibližně jako léková kapsle (do 8 mm).

SEM

Skenovací (či také rastrovací nebo řádkovací) elektronový mikroskop je další zobrazovací zařízení pro pozorování ultrastruktury povrchů zkoumaných vzorků. Pro zobrazování se používá úzký svazek elektronů, který postupně skenuje povrch materiálu a z každého místa provádí analýzu signálů pomocí sady detektorů. Náš skenovací elektronový mikroskop JSM-IT500HR/LA firmy JEOL je vybaven detektory sekundárních elektronů (SED), detektory zpětně odražených elektronů (BED) pro vysoké i nízké vakuum a EDS detektorem s SDD čipem, aktivní plochou 30 mm2 a rozlišením 129 eV s detekcí prvků od Be po Pu. Mikroskop umožňuje pozorování vzorků ve vysokém i v nízkém (min. do 150 Pa) vakuu. Dosahuje rozlišení ≤1,5 nm při urychlovacím napětí 15 kV ve vysokém vakuu (řádově 10-6 – 10-7 Pa) a ≤ 1,8 nm při urychlovacím napětí 15 kV při nízkém vakuu (do 150 Pa). Nízké vakuum se používá pro biologické vzorky s nenulovým obsahem vlhkosti.

Autor textu: doc. RNDr. Aleš Bezrouk, Ph.D.