Microscopia eletrônica in situ - In situ electron microscopy

A microscopia eletrônica in situ é uma técnica de investigação em que um microscópio eletrônico é usado para observar a resposta de uma amostra a um estímulo em tempo real. Devido à natureza do feixe de elétrons de alta energia usado para gerar imagens de uma amostra em um microscópio eletrônico, os microscopistas observaram há muito tempo que as amostras são rotineiramente alteradas ou danificadas pelo feixe de elétrons. Começando na década de 1960, e usando microscópios eletrônicos de transmissão (TEMs), os cientistas fizeram tentativas deliberadas de modificar os materiais enquanto a amostra estava na câmara do espécime e de capturar imagens dos danos induzidos ao longo do tempo.

Também na década de 1960, cientistas de materiais usando TEMs começaram a estudar a resposta de amostras de metal transparentes de elétrons à irradiação do feixe de elétrons. Isso foi feito para entender mais sobre a fadiga do metal durante a aviação e os voos espaciais. Os experimentos foram realizados em instrumentos com altas tensões de aceleração; a resolução da imagem era baixa em comparação com a resolução sub-nanométrica disponível com os modernos TEMs.

As melhorias na microscopia eletrônica a partir da década de 1960 se concentraram no aumento da resolução espacial. Isso exigia maior estabilidade para toda a plataforma de imagem, mas particularmente para a área ao redor do palco do espécime. Sistemas aprimorados de captura de imagem usando câmeras de dispositivo de carga acoplada e avanços em estágios de espécimes associados à resolução mais alta levaram à criação de sistemas dedicados à aplicação de estímulos a amostras em suportes especializados e à captura de vários quadros ou vídeos das respostas das amostras.

Além de amostras de materiais, a microscopia eletrônica in situ é realizada em espécimes biológicos e é usada para conduzir experimentos envolvendo respostas mecânicas, químicas, térmicas e elétricas. Os primeiros experimentos usavam principalmente TEMs, porque a imagem é capturada em um único quadro, enquanto o microscópio eletrônico de varredura deve mover-se ou varrer a amostra enquanto os estímulos estão sendo aplicados, alterando a amostra.

Os primeiros problemas que limitavam a microscopia eletrônica in situ incluíam vibração mecânica em todas as escalas (do próprio microscópio à amostra) e interferência térmica e elétrica, particularmente no porta-espécime. Todos esses problemas exigiam tempos de captura rápidos. No entanto, um tempo de captura rápido cria uma imagem com uma relação sinal-ruído baixa , limita a resolução da imagem e também limita a quantidade de tempo disponível para conduzir o experimento.

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