Workshop Rasterelektronenmikroskopie

[jcs]

Liebes Forum,

die MGW bietet regelmäßig Veranstaltungen zu diversen Mikroskopie-Themen (https://www.mgw.or.at/programmuebersicht/). Diese Woche war ein REM-Workshop angesagt, und aufgrund einiger Nachfragen habe ich ein paar Infos dazu zusammengestellt.

Schwerpunkt war diesmal Botanik, d.h. wir hatten es mit ursprünglich wasserhältigen, elektrisch nichtleitenden Proben zu tun. Um damit ins REM zu gehen, erfolgte als erstes eine Kritisch-Punkt-Trocknung der Proben, die in wasserfreiem Ethanol gelagert waren. Danach wurde eine leitende Schicht aufgedampft, in diesem Fall aus 10nm dickem Kohlenstoff.

Die folgenden Bilder zeigen das Equipment für die Probenvorbereitung.


Abbildung 1: Blick in den Kritisch-Punkt-Trockner


Abbildung 2: Equipment für Probenvorbereitung, von links: Sputter-Coater, Kohlenstoffbeschichter, Kritisch-Punkt-Trockner.

[jcs]

Das erste Studienobjekt war ein Blatt des Schachtelhalms (vermutlich ein Acker-Schachtelhalm, Equisetum arvense): Diese Pflanze ist insofern spannend für REM-Untersuchungen, weil sie eindrucksvolle Spaltöffnungen aufweist, die silikatische Bestandteile enthalten. In diesem Zusammenhang kann der Materialkontrast am REM hilfreich sein, um organische von anorganischen Bestandteilen zu unterscheiden.

Bei niedriger Elektronenenergie (Abb. 3 und 4) dringt der Elektronenstrahl nur wenig ins Innere des Materials ein, und mit dem Sekundärelektronendetektor  bekommt man so ein sehr detailreiches Bild der Oberfläche. Die "Zähne" sowie die feinen Oberflächenstrukturen sind gut erkennbar.


Abbildung 3: Spaltöffnung des Schachtelhalms im Sekundärelektronendetektor bei niedriger Beschleuningungsspannung.


Abbildung 4: Detail der Spaltöffnung

[jcs]

Erhöht man die Beschleunigungsspannung und verwendet den Detektor für Rückstreuelektronen, kommt die Bildinformation aus tieferen Schichten. Dadurch wird der Bildeindruck etwas unschärfer, dafür erhält man durch den Materialkontrast eine gutes Bild von der Lage und Größe der silikatischen Bestandteile (helle Punkte). Bei 5kV Beschleunigungsspannung werden oberflächennahe Silikate sichtbar, bei 10kV erkennt man auch die tieferliegeden anorganischen Einlagerungen.

Auf jeden Fall ein recht wehrhaftses Pflänzchen, so ein Schachtelhalm.


Abb. 5: Spaltöffnung bei 5kV im Rücktstreuelektronendetektor.



Abb. 6: Spaltöffnungen bei 10kV.

[jcs]

Zum Schluss haben die Workshop-Teilnehmerinnen mit ruhiger Hand unter dem Stereomikroskop die kritisch-Punkt-getrockneten Blütenpollen vom zottigen Klappertopf (Rhinanthus alectorolophus), Frühlings-Greiskraut (Senecio vernalis)und Kornrade (Agrostemma githago) präpariert. Jede Art unterscheidet sich deutlich von den anderen, recht schön anzuschauen sind sie alle (Abb.7-9).


Abb.7: Pollen des Greiskrauts.



Abb. 8: Pollen des Klappertopfs.




Abb.9: Pollen der Kornrade

[Gerd Schmahl]

Hallo,
tolle Ergebnisse. Eine Frage: Die kristallinen Strukturen auf der Oberfläche (Abb 4) sind das jetzt Strukturen des Schachtelhalms oder sind das winzige Grafitkristalle vom Bedampfen? Ich vermute ja das Erste, weil sonst auch auf den Pollen solche Kristalle zu sehen sein müssten, bin mir aber nicht sicher, ob das nicht auch Artefakte sein könnten.

Beste Grüße
Gerd

[jcs]

Hallo Gerd,

von der Beschichtung mit Kohlenstoff können diese schuppigen Strukturen meines Erachtens nicht kommen, dafür sind sie zu dick. Eventuell ein Trocknungsartefakt, aber ich denke eher, dass die wirklich auf den Blättern präsent sind.

LG
Jürgen

[anne]

Lieber Jürgen,
diese Bilder sind so toll!!!
So habe ich die Spaltöffnugen noch nie gesehen.
Danke, dass Du uns teilhaben lässt.
lG
anne

[Peter T.]

Hallo Jürgen,

absolut fantastische Aufnahmen vom ,,Messerfresser" Schachtelhalm. Man sieht, woher er seinen Spitznamen hat.
Auch die Pollen sind eine wahre Pracht. Ist schon was Feines, so ein REM.

Schöne Grüße

Peter

[Thomas Böder]

Einfach nur fantastisch!
Ich will immer noch ein REM. 

[Rene]

Great images Juergen, wonderful subject. About the Schachtelhalm I had the same question as Gerd. Did you put this specimen also through the whole fixation-dehydration process?

Best, René

[Peter V.]

Hallo Thomas und Peter,

ja ja...."ist was Feines"..."will auch ein REM"...

Dann müsst ihr mal etwas sparen!    Am Platzbedarf liegt es ja wohl nicht, REMs gibt es inzwischen in der Größe eines PC-Towers der 90er.

Herzliche Grüße
Peter

[Daniel Scheibenstock]

Dann müsst ihr mal etwas sparen!    Am Platzbedarf liegt es ja wohl nicht, REMs gibt es inzwischen in der Größe eines PC-Towers

Hallo Peter

Ich spare bereits auf ein Gerät in der Größe 🙈 und habe mir das als mittelfristiges Ziel gesetzt (also ohne Stress und Hektik 🙂)

Hallo Jürgen,

Wenn meine Pläne definitiver werden besuche ich euch mal in Wien. Ich finde es richtig toll das ihr das anbietet und so einer breiten Öffentlichkeit Einblicke gewährt 🙂

Liebe grüße

Daniel

[jcs]

Hallo Anne, Peter, Thomas,
danke für das Feedback. Die Natur hat definitiv einen fantastischen Formenreichtum hervorgebracht. Die hier gezeigten Beispiele sind alle auf Alltagswegen gesammelt, höchstens 1-2m neben dem Rad/Wanderweg. Ich denke, ein Mikroskopikerleben reicht nicht aus, um selbst in diesem beschränkten Radius alles Spannende unter dem Mikroskop zu betrachten.
LG
Jürgen

[jcs]

@Rene: The samples were put in AFE for 24hrs, and then transferred to 70% Ethanol, and after another 24 hours to 100% Ethanol. Then they were critical point dried. I did a quick literature research, it seems that these platelets are quite common in Equisetum, connected to the mineralisation of silica. The white "sprinkels" in the 5kV image are also an indication, that Si is involved in these platelets.

@Daniel, Peter: Gebraucht sind REMs teilweise erstaunlich günstig, wenn man Zeit hat, eine gute Gelegenheit abzuwarten. Man darf allerdings die Betriebs- und Wartungskosten nicht vergessen, die kommen oben drauf. Hier noch ein Bild vom REM, mit dem obige Aufnahmen entstanden sind. Die Bedienung ist heutzutage recht einfach, da hat sich in den letzten Jahren viel getan.

[Nochnmikroskop]

Hallo Jürgen,

danke für die Bilder der "Maschinen", welche für diese tollen Aufnahmen benötigt werden.

Fragen zur Besputterung mit 10nm Kohlenstoff:
kann man diese 10nm irgendwie messen?
Reicht die Auflösung des REM zur Darstellung dieser Beschichtung aus, wenn man weiter vergrößern würde?

Zum Thema Formen-, Artenreichtum: https://hypersoil.uni-muenster.de/0/06/05.htm
Theoretisch braucht man nur einen Spaten