In-situ-Ultramikrotomie

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In situ Ultramikrotomie

Bei dieser Methode ist ein Ultramikrotom in ein Umgebungs-REM (ESEM) eingebaut, wobei eine Probe mittels eines Diamantmessers sequentiell geschnitten wird. Nach jedem Schnitt wird die verbleibende Stirnfläche der Probe elektronenmikroskopisch abgebildet (siehe Schema in Bild 1). Danach können die einzelnen Bilder zu einer 3D-Darstellung des Probenbereichs zusammengesetzt werden. Daraus können auch quantitative Größen wie z. B. Volumenanteile verschiedener Phasen oder z. B. die Größenverteilung von Hohlräumen etc. ermittelt werden.

Bild 1: Schematische Darstellung der Methode. SE: Sekundärelektronen, RE: Rückstreuelektronen, EDX: Energiedispersive Röntgenspektroskopie

Die Abbildung findet im sogenannten Low Vacuum-Modus des ESEM statt, wobei typischerweise Rückstreuelektronen zur Signalerzeugung verwendet werden (Materialkontrast). Dies bedingt entweder eine entsprechende chemische Heterogenität der Probenoberfläche (z. B. bei talkumgefülltem Polypropylen) oder erfordert eine entsprechende Kontrastierung der Proben. Für biologische Proben und Polymerproben sind Osmiumtetroxid, Rutheniumtetroxid und Uranylacetat typische bei der Präparation verwendete Chemikalien.
Bild 2a zeigt den Querschnitt einer Polyethersulfonmembran, die in Kunstharz eingebettet wurde. Aufgrund des Schwefels in der Matrix der Membran zeigt sich Materialkontrast im Vergleich zum Einbettmittel. Dies ermöglicht die dreidimensionale Rekonstruktion von Probenbereichen (Bild 2b).

Bild 2: Querschnitt einer Polyethersulfonmembran eingebettet in Kunstharz (die schwefelhältige Membran hebt sich vom Einbettmittel ab: Materialkontrast) (a); 3D-Rekonstruktion eines Probenbereichs (Skaleneinheit: μm) (b).

Die In-situ-Ultramikrotomie wurde entwickelt für Untersuchungen im Bereich der Neurophysiologie. Eine weite Verbreitung hat sie im Bereich Biologie und Medizin. Darüber hinaus wird diese Methode auch im Bereich der Materialwissenschaften angewandt. Jüngst wurde durch Kopplung dieser Methode mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) die Möglichkeit geschaffen, 3D-Rekonstruktionen von chemischen Bereichen in Materialien durchzuführen.


Literaturhinweise

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