Come costruire un microscopio elettronico

Un microscopio elettronico a scansione (SEM, scanning electron microscope) è uno strumento che consente di acquisire immagini da un campione tramite una scansione che sfrutta un raggio di elettroni ad alta energia organizzato secondo uno schema rasterizzato o reticolare come quello di una bitmap. Gli elettroni interagiscono con gli atomi che compongono la superficie del campione producendo segnali che contengono informazioni sulla sua topografia superficiale, ma anche sulla composizione e altre proprietà come la conduttività elettrica. A differenza di un microscopio ottico che è limitato dalle lunghezze d’onda delle radiazioni elettromagnetiche della luce (qualche centinaio di nanometri, in genere arrivano a 1000x), quello elettronico ha la possibilità di esplorare gli oggetti con ingrandimenti che partono da 10x fino a oltre 500.000x, con una risoluzione capace di distinguere un dettaglio di pochi nanometri (1nm = 10⁻⁹ m).

Ma è davvero possibile farselo da sé? Certo, non è alla portata di chiunque, ma Ben Krasnov è riuscito a costruirselo nel suo garage, con un po’ di impegno e tanta competenza, acquistando le parti online e spendendo un decimo (o un centesimo?) di quanto sarebbe costato acquistandolo sul mercato, anche se il suo è solo un hobby molto particolare e decisamente geek!

Krasnov ha registrato un video in cui spiega nei particolari le caratteristiche del suo strumento, illustrandone con cura ogni criticità riscontrata. Eccolo qui:

In questo secondo video Krasnov ci spiega i dettagli sui diversi componenti, il catodo a filamento di tungsteno, il fotomoltiplicatore, il cannone elettronico, il sistema per creare il vuoto e l’oscilloscopio, e stimando la spesa complessiva acquistando i componenti su e-Bay, ci rivela che ha speso meno di 1500$, che equivale a poco più di 1000 euro!

Incredibile vero? Se qualcuno volesse cimentarsi, riporto tutte le fonti che sono indicate, non si sa mai che tra i miei lettori si celi un novello geniaccio!

• Teralab – Cannone elettronico fai da te e altri grandi progetti.
• Video su Popular Mechanics di desktop SEM commerciali.
• Hamamatsu – Manuale completo sui fotomoltiplicatori (PMT).
• Circuito da TV a oscilloscopio
• Circuito del clock per oscilloscopio CRT
• Programma simulazione charged particle optics
• Rimettere a nuovo un vecchio ISI SEM
• Informazioni tecniche su catodi e sorgenti di elettroni

Naturalmente, se proprio si vuole esagerare, qualcuno ha anche pensato di costruire un microscopio a effetto tunnel, con un vecchio tubo da ripresa vidicon, se quanto sopra non era abbastanza, allora date un occhiata qui!

Per quelli invece che preferiscono stare comodamente davanti allo schermo del proprio personal computer, sappiate che esiste perfino un microscopio elettronico virtuale.

Si tratta di un progetto finanziato dalla NASA nell’ambito di una serie di strumenti virtuali per un vero Laboratorio Virtuale. Virtual Microscope è una simulazione di uno strumento scientifico di largo impiego nei laboratori di tutto il mondo, destinato a studenti e ricercatori. Nell’archivio messo a disposizione, vi sono 90 campioni per un totale di 62 gigapixel di dati e il software è liberamente scaricabile dal sito in un progetto open source che comprende training, set di dati e altri strumenti correlati.

Tra gli strumenti che è possibile usare virtualmente, vi sono un microscopio a fluorescenza, un microscopio a forza atomica e un ESEM, il microscopio elettronico a scansione ambientale, che rappresentano un metodo per esplorare le immagini precatturate come se stessimo davvero utilizzando lo strumento in un laboratorio, una simulazione alquanto realistica e suggestiva. Vi consiglio di provarla subito visitando il sito Virtual Microscope, non ve ne pentirete!