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microscòpio

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Lessico

sm. [sec. XVIII; micro-+-scopio]. Strumento per l'osservazione, o la fotografia, di oggetti molto piccoli di cui fornisce un'immagine convenientemente ingrandita: microscopi ottici, elettronici, ecc. Anche fig.: guardare, esaminare al microscopio, analizzare, criticare minuziosamente, con pedanteria.

Microscopio ottico: generalità

È schematicamente costituito da un obiettivo e da un oculare. Il primo è posto vicino all'oggetto e ne fornisce un'immagine reale; di questa immagine l'oculare fornisce o un'immagine virtuale, visibile dall'osservatore, oppure un'immagine reale, fotografabile. Fanno parte dello strumento anche un condensatore, per illuminare convenientemente l'oggetto in osservazione (cioè il preparato), la parte meccanica di sostegno e i dispositivi di regolazione della distanza dell'apparecchio dall'oggetto e di messa a fuoco. Sono caratteristiche del microscopio l'ingrandimento, il potere risolutivo, l'apertura numerica, la profondità di fuoco, la luminosità. Si intende per microscopio semplice la comune lente di ingrandimento, mentre i microscopi descritti in questa voce sono detti composti. L'illuminazione dell'oggetto, o del preparato, può essere effettuata in due modi diversi: in luce trasmessa e in luce riflessa. Ciascuna di queste illuminazioni può essere poi a campo chiaro e a campo scuro. L'illuminazione in luce trasmessa è usata quando l'oggetto è trasparente; si invia allora su di questo un fascio luminoso, la cui direzione coincide con l'asse del microscopio, che lo attraversa da parte a parte. Poiché il fascio penetra nell'obiettivo, le parti opache del preparato appaiono scure su fondo chiaro. Il dispositivo di illuminazione comprende uno specchio (concavo o piano) e un condensatore. In taluni casi può convenire, per evitare effetti di interferenza, che sul preparato da osservare si formi l'immagine della sorgente luminosa, in modo che ciascun punto del preparato diventi una sorgente indipendente (illuminazione critica). Un altro metodo di illuminazione consiste nel disporre la sorgente S nel fuoco anteriore del condensatore, sicché il preparato P viene attraversato da un fascio di raggi paralleli. Per preparati molto sottili e molto trasparenti, per evitare l'abbagliamento dovuto al fascio luminoso che li attraversa, il flusso luminoso viene inviato sul preparato molto inclinato rispetto all'asse, sicché l'obiettivo raccoglie solo luce diffusa; l'illuminazione e il microscopio si dicono allora a campo oscuro. Questo tipo di illuminazione, che caratterizza l'ultramicroscopio, è realizzato mediante un condensatore cardioide. Gli ultramicroscopi hanno un potere risolutivo molto elevato. Nel caso che il preparato sia opaco, l'illuminazione viene fatta dalla parte superiore del preparato, quindi l'oggetto deve essere osservato in luce riflessa (illuminazione per riflessione). Un metodo è quello di inserire nel microscopio un prisma a riflessione totale poco sopra l'obiettivo, che funge anche da condensatore, sicché sul preparato viene proiettata un'immagine della sorgente. Altri metodi sfruttano invece la riflessione per angoli di incidenza prossimi a 90º (incidenza radente) del flusso luminoso sul preparato; è tale il metodo che sfrutta l'epicondensatore di Zeiss nel quale la sorgente luminosa è posta dopo il preparato e l'incidenza radente è ottenuta mediante specchi. Il complesso del microscopio è costituito da un robusto organo di sostegno (stativo St) avente un braccio superiore B di cui fanno parte i tubi che portano l'obiettivo Ob e l'oculare Oc; talvolta i tubi sono incernierati per poterne variare l'inclinazione. Nei moderni microscopi i due tubi sono separati da un prisma. L'obiettivo Ob forma l'immagine reale capovolta ingrandita dell'oggetto y ; l'oculare Oc forma l'immagine virtuale diritta ingrandita y‟ di . Tale schema corrisponde alla disposizione più usuale di oculare negativo, generalmente a due lenti, del tipo di Huygens, acromatico, a campo esteso, utilizzato quando non è necessario l'uso di un reticolo da sovrapporre alla immagine. Si usa anche l'oculare positivo di Ramsden, di campo più ristretto. Come obiettivi si usano sistemi a più lenti (da quattro a dieci) detti a secco se il mezzo interposto fra l'ultima lente e l'oggetto è l'aria (indice di rifrazione n=1), oppure a immersione se il mezzo interposto fra l'ultima lente e l'oggetto è per esempio l'acqua (n=1,33) o l'olio di cedro (n=1,515) o la monobromonaftalina (n=1,615); l'immersione ha lo scopo di aumentarne l'apertura numerica. Esistono anche obiettivi a specchi, che hanno il vantaggio di dare un potere risolutivo indipendente dal colore della luce, ma sono di costruzione piuttosto complessa. Altri microscopi, come accennato, usano invece l'illuminazione per riflessione. Le prestazioni migliori di un microscopio composto (tenendo conto del potere di separazione angolare dell'occhio umano) corrispondono a un potere risolutivo (in cui Δx è la minima distanza tra due punti che appaiono distinti all'osservatore), con Δx=0,25÷0,30 μm e a un ingrandimento visuale G=700. Si costruiscono anche microscopi binoculari, costituiti da due microscopi composti eguali e affiancati, i cui assi sono diretti verso lo stesso punto del preparato. Essi hanno il vantaggio di determinare la percezione del rilievo, ma per evitare lo scambio fra incavi e rilievi, dovuto all'inversione delle immagini, occorre inserire un prisma raddrizzatore fra ciascun obiettivo e il corrispondente oculare. La distanza fra i due oculari deve corrispondere alla distanza media fra gli occhi, ca. 65 mm. Tali microscopi sono usati per lo studio di materiale biologico e per la lavorazione di pezzi molto piccoli, di alta precisione.

Microscopi ottici: a interferenza

È costituito dall'insieme di un microscopio composto del tipo precedente e di un interferometro, atto all'osservazione di frange di interferenza localizzate su un punto del preparato; queste sono dovute alla differenza fra due cammini ottici corrispondenti a due spessori diversi. Può funzionare con luce monocromatica o con luce bianca. Nell'apparecchio di Dyson, il sistema ottico è atto all'osservazione del punto P´, nel quale arriva il raggio EP´. Ma nel punto E sono confluiti due raggi, che hanno percorso due cammini diversi, entrambi originati dalla sorgente S; il primo ha attraversato la lamina L₁, indi il preparato in P, si è riflesso in C nel raggio CD, nella lamina L₂, indi si è riflesso in F nello specchio concavo M, indi si è riflesso in E seguendo il percorso FEP´; il secondo raggio ha invece seguito il percorso SABDFEP´ (B è uno specchio) attraversando il preparato in un punto diverso da P. Si comprende come dall'osservazione di frange si possano dedurre le differenze di spessore del preparato in luce monocromatica; se la luce è bianca saranno osservabili frange colorate.

Microscopi ottici: a contrasto di fase

Introduce nel sistema ottico una lamina di fase, ossia una lamina trasparente che in una zona anulare ha un incavo, con conseguente differenza di cammino ottico, fra raggi adiacenti e quindi contrasto di fase nell'immagine. Sul diaframma anulare D incide un fascio luminoso di raggi paralleli che, mediante il condensatore, si concentra sul preparato; in assenza della lamina L l'immagine vista dall'osservatore S non sarebbe costituita da frange di interferenza, perché i centri delle onde diffratte dal preparato non vibrano in fase; ma introducendo la lamina L, di dimensioni opportune e della stessa forma di D, si creano differenze di cammino ottico fra i raggi corrispondenti a zone anulari vicine, quindi queste vengono visibilizzate per contrasto di fase.

Microscopi ottici: a fluorescenza e polarizzatore

Il microscopio a fluorescenza è un microscopio ordinario nel quale il preparato viene illuminato con luce ultravioletta, in modo da diventare fluorescente e quindi visibile. È utilizzato, per esempio, per preparati costituiti da anticorpi marcati con sostanze fluorescenti. § Il microscopio polarizzatore differisce dagli ordinari microscopi composti perché il preparato è posto fra due lamine Polaroid, una polarizzatrice e una analizzatrice. Le due lamine hanno i piani di polarizzazione incrociati, sicché, in assenza di preparato, il campo appare oscuro. Se il preparato è otticamente anisotropo, esso fa ruotare il piano di polarizzazione in modo che nel campo del microscopio appaiono le strutture del preparato, variamente colorate per doppia rifrazione, in luce bianca.

Microscopi ottici: a raggi X e a lampeggiamento

Il primo sfrutta la proprietà dei raggi X di avere un potere penetrante assai superiore alla radiazione ottica. Schematicamente, è costituito da un cannone elettronico S nel quale un fascio di elettroni F investe un bersaglio B di dimensioni opportune, che diventa una sorgente di un fascio F di raggi X; questi attraversano il campione C e impressionano la lastra fotografica L retrostante. Il microscopio a raggi X, il cui potere risolutivo corrisponde a valori di Δx compresi fra.0,2 e 2 μm, è impiegato per esami tecnologici (difetti di metalli e leghe, studio di saldature, controllo di materiali ceramici), ricerche di parassiti in agricoltura, ricerche biologiche o mediche. § Il microscopio a lampeggiamento (blink microscope), strumento ottico comparatore, è usato in astronomia per l'individuazione di sorgenti variabili (nuclei attivi di galassie, pianetini, stelle variabili, novae, supernovae). Consente la visione, in rapida alternanza, di due campi celesti gemelli fotografati in epoche differenti. Le modificazioni di splendore, cui ogni sorgente del campo sia andata eventualmente incontro, vengono a rivelarsi nell'apparecchio tramite una sorta di lampeggiamento che si produce alla vista, in corrispondenza della relativa immagine, nel corso del rapido sostituirsi dei due campi fotografici.

Microscopio elettronico: generalità

Alla base della progettazione e della costruzione dei microscopi elettronici sta la considerazione che a ogni particella materiale può essere associata un'onda. La lunghezza di quest'onda è legata alla velocità, v, e alla massa, m, della particella attraverso la relazione , in cui h è la costante di Planck. Le dimensioni del più piccolo particolare osservabile attraverso un microscopio, cioè il potere risolutivo dello strumento, sono d'altronde proporzionali alla lunghezza d'onda della radiazione usata per illuminare l'oggetto. Il minimo valore della lunghezza d'onda attribuibile a una radiazione luminosa è dell'ordine di 400 nm e ciò pone dei limiti invalicabili alle dimensioni del particolare osservabile. Accelerando elettroni ad alta velocità si possono però ottenere lunghezze d'onda molto minori di quelle luminose. Esistono tre tipi di microscopi elettronici: a trasmissione, a scansione e a emissione di campo.

Microscopi elettronici: a trasmissione

Ha una struttura schematica simile a quella di un microscopio ottico: la sorgente di luce è sostituita da una sorgente di elettroni e al posto delle lenti ottiche si hanno lenti elettromagnetiche. L'interno del microscopio elettronico è sotto vuoto. La sorgente fornisce un fascio di elettroni di velocità uniforme, che viene concentrato su una pellicola sottile del campione da osservare. Il fascio di elettroni, dopo avere attraversato il campione, viene sottoposto all'azione dei campi magnetici dell'obiettivo e del proiettore e giunge su uno schermo fluorescente, dove produce l'immagine visibile, oppure su una lastra fotografica. I microscopi di questo tipo permettono di ottenere ingrandimenti di qualche centinaio di migliaia di diametri, cioè di due ordini di grandezza superiori ai massimi ingrandimenti ottenibili per via ottica. Il minimo dettaglio distinguibile nell'oggetto risulta minore di un milionesimo di millimetro, contro il decimillesimo di millimetro del microscopio ottico.

Microscopi elettronici: a scansione

Nel microscopio elettronico a scansione (o SEM, Scanning Electron Microscope) il fascio elettronico emesso dalla sorgente è comandato in modo da eseguire una scansione di tipo televisivo ed esplorare, elemento per elemento, la superficie dell'oggetto in esame. Gli elettroni trasmessi, o emessi, dai successivi elementi di superficie colpiti dal fascio elettronico sono raccolti da un collettore e danno origine al segnale di comando del cinescopio sul cui schermo si forma l'immagine ingrandita. Con i microscopi elettronici a scansione si possono ottenere ingrandimenti di oltre seimila diametri; la definizione è di circa un millesimo di millimetro. Le risoluzioni e gli ingrandimenti raggiungibili con il SEM sono quindi intermedi (ma spesso è conveniente avere anche ingrandimenti inferiori a quelli del microscopio ottico) tra quelli del microscopio ottico e quelli del microscopio elettronico a trasmissione. Rispetto a quest'ultimo il SEM ha il vantaggio di una grande profondità di campo e consente quindi l'esame diretto di superfici anche molto ruvide. Con il SEM si possono distinguere regioni superficiali di diversa composizione chimica e rilevare la distribuzione del potenziale elettrico sulla superficie dei conduttori. La caratteristica più straordinaria del SEM è però quella di fornire una rappresentazione eccezionalmente realistica e tridimensionale dell'oggetto osservato. Il microscopio a scansione trova applicazioni numerose sia in campo biologico sia, soprattutto, nel campo della tecnologia dei materiali. In queste applicazioni, accoppiato a elaboratori elettronici di ridotte dimensioni, permette di effettuare analisi quantitative anche in regioni estremamente limitate del campione.

Microscopi elettronici: a emissione di campo

Un altro tipo di microscopio elettronico è quello a emissione di campo, in cui l'oggetto da osservare, sottoposto a campi elettrici molto intensi, è anche la sorgente degli elettroni (o degli ioni positivi) utilizzati per la visualizzazione. Col microscopio a emissione di campo la definizione arriva al livello atomico e si possono avere ingrandimenti di un milione di diametri.

Microscopio tattile

Una evoluzione del microscopio elettronico è il cosiddetto NSOM (Near-Field Scanning Optical Microscope; microscopio ottico a scansione a prossimità di campo) detto microscopio tattile, sviluppato nel 1996 dal fisico americano E. Betzig (AT&T) e che, invece di colpire gli oggetti con la luce o con elettroni, li “tocca” spostandosi su di essi con una minuscola sonda con un raggio laser, a una distanza di 20 nm, cioè a una distanza che permette di superare la legge sulla quale si basa la microscopia, per cui non è possibile vedere dettagli più piccoli rispetto alla lunghezza d'onda che si sta usando, quella della luce nel caso di un microscopio tradizionale o quella dell'elettrone nel microscopio elettronico. Il microscopio tattile riesce invece ad avvalersi di un'altra legge fisica secondo cui qualsiasi tipo di onda può essere scomposta in una serie di onde di lunghezza inferiore, ma che si attenuano rapidamente allontanandosi dalla fonte. Poiché è praticamente a contatto con gli oggetti da esaminare, il microscopio-scanner riesce a sfruttare anche queste frequenze “evanescenti”, inferiori a quelle della luce della sonda e quindi in grado di rilevare dettagli più piccoli. La sonda del microscopio NSOM è progettata in modo da poter penetrare facilmente all'interno di cavità e angoli senza danneggiare i campioni, anche se biologici. Questa caratteristica differenzia sensibilmente il microscopio tattile da quello elettronico, nel quale i materiali da esaminare vengono colpiti da particelle ad alta energia. Anche se non raggiunge lo stesso livello di dettaglio del microscopio elettronico nell'analisi delle strutture, il microscopio NSOM permette di osservare molto più da vicino processi viventi e funzioni biologiche in azione senza interferire e senza disturbarli. Sono state inoltre sviluppate tecniche miste di microscopia elettronica e di spettroscopia, che hanno permesso, per esempio, di visualizzare fisicamente i legami chimici tra gli atomi. Con tale tecnica sono state esaminate per la prima volta, per esempio, le variazioni di legami chimici tra gli atomi di silicio puro e atomi di ossido di silicio, oppure le variazioni di legame degli atomi di carbonio in un'interfaccia tra un film di diamante sintetico e uno strato di silicio.

Microscopio con sonda di scansione: generalità

Lo sviluppo delle tecnologie microelettroniche ha portato all'introduzione di microscopi con sonda di scansione che consentono di superare il potere risolutivo teorico stabilito dalle leggi della diffrazione. Per queste leggi, infatti, il limite teorico non può essere inferiore alle dimensioni della lunghezza d'onda delle radiazioni (microscopia ottica) o delle particelle (microscopia elettronica) utilizzate per l'osservazione. I particolari osservabili con gli attuali microscopi a sonda di scansione hanno dimensioni dell'ordine di 0,2 nm, ben al di sotto della risoluzione teorica legata alla lunghezza d'onda degli elettroni utilizzati per l'osservazione (sovrarisoluzione). Il principio su cui sono basati tutti questi microscopi era già noto dal 1956, anno in cui J. A. O'Keefe descrisse un nuovo tipo di microscopio, lontano però dalle possibilità realizzative della tecnologia di quel tempo. Il microscopio di O'Keefe era basato su un forellino praticato su uno schermo opaco attraverso il quale veniva illuminato l'oggetto da osservare posto immediatamente al di sotto dello schermo. Il forellino aveva il compito di effettuare la scansione di tutto l'oggetto, mentre la luce riflessa da quest'ultimo, o trasmessa attraverso, opportunatamente analizzata con continuità, doveva consentire la ricostruzione dell'immagine in cui le dimensioni più piccole osservabili erano determinate solo dalle dimensioni del forellino e non da limitazioni teoriche. La carenza fondamentale era costituita dall'impossibilità di spostare l'oggetto sotto il forellino con le modalità richieste per poterne effettuare la scansione. Un sistema di questo tipo fu effettivamente realizzato solo agli inizi degli anni Settanta, quando con una radiazione elettromagnetica costituita da microonde di 3 cm fu possibile ottenere un'immagine di un oggetto con una risoluzione di 150 μm, pari a 1/200 della lunghezza d'onda della radiazione utilizzata.

Microscopi con sonda di scansione: a effetto tunnel

La prima realizzazione di un microscopio a scansione, quello a effetto tunnel, basato su questi principi e con importanti applicazioni pratiche si è avuta solo nel 1986 a opera dei premi Nobel G. Binnig e H. Rohrer. Nel loro microscopio a scansione il ruolo del forellino è svolto da un filo di tungsteno con punta non più spessa di 0,2 nm, le dimensioni cioè di un singolo atomo. Questa sonda viene portata a una distanza dall'oggetto da osservare (con superficie costituita però da materiale conduttore) tale che la nube elettronica che circonda l'atomo della punta della sonda si sovrapponga con la nube elettronica dell'atomo del campione con il quale si trova a contatto. Alla sonda viene applicata una piccola differenza di potenziale sufficiente a consentire il passaggio di elettroni dall'atomo dell'oggetto alla punta della sonda per effetto tunnel. Spostando la sonda di scansione al di sopra dell'oggetto si produce quindi, tra gli atomi dell'oggetto al di sotto della punta e la punta stessa, una debolissima corrente elettrica, detta appunto di tunnelling. Questa corrente subisce delle variazioni estremamente grandi al variare della distanza tra la punta e la superficie, diminuendo di ca. 10 volte all'allontanarsi della punta dalla superficie di una distanza pari a mezzo diametro atomico. Alla sonda è però collegato un dispositivo di retroazione che regola la distanza della punta dalla superficie al variare della corrente di tunnelling. La sonda, d'altra parte, è montata su due guide di materiale piezoelettrico che la spostano sopra il campione in modo da descrivere, come il fascio di elettroni sullo schermo di un televisore, una serie di righe parallele distanziate l'una dall'altra di alcuni decimi di nanometro. Le due guide, in altri termini, consentono il movimento della sonda lungo due assi ortogonali della superficie piana che costituisce l'oggetto in osservazione. Se non ci fosse il sistema di retroazione e la sonda si muovesse esattamente su un piano, la corrente di tunnelling subirebbe degli sbalzi troppo forti, dovendosi annullare in corrispondenza degli spazi vuoti tra atomo e atomo. Il sistema di regolazione invece comanda un terzo movimento della punta, perpendicolare al piano degli altri due, di modo che la punta, seguendo i contorni atomici della superficie in esame, mantenga costante la corrente di tunnelling. Lo spostamento della punta lungo l'asse perpendicolare alla superficie viene misurato dalla corrente prodotta dalla variazione di pressione esercitata dalla punta su una terza guida piezoelettrica. L'andamento di questa tensione riportato su un monitor televisivo permette di ottenere su di esso l'immagine dell'oggetto osservato con particolari dell'ordine delle dimensioni atomiche. È così possibile, per esempio, avere sul monitor l'immagine dei singoli atomi di arsenico e di gallio che costituiscono la superficie di un semiconduttore di arseniuro di gallio. Il microscopio a effetto tunnel trova applicazione in moltissimi campi della ricerca scientifica: nello studio delle superfici dei materiali, dove la sua alta risoluzione permette praticamente di visualizzare i singoli atomi presenti sulla superficie del solido; nel controllo della produzione di materiali, dove un microscopio accoppiato con un elaboratore elettronico permette di controllare se le superfici dei materiali prodotti corrispondono a un modello dato. Inoltre, nei principali laboratori di ricerca, si sperimenta la possibilità di utilizzare i microscopi a effetto tunnel non come microscopi veri e propri, ma come pinze atomiche. Infatti, in opportune condizioni, la punta del microscopio a effetto tunnel può trasformarsi in una calamita per uno o più atomi presenti sulla superficie del campione. È così possibile usare la punta per spostare gli atomi sulla superficie di un solido. Questa tecnica può permettere quindi di costruire materiali contenenti impurezze ben localizzate. Il microscopio a effetto tunnel, pur consentendo di ottenere immagini di oggetti a livello atomico, è utilizzabile solo con superfici di materiale conduttore o semiconduttore.

Microscopi con sonda di scansione: a interazione atomica

La limitazione del microscopio a effetto tunnel è stata superata con l'introduzione di un nuovo tipo di sonda a punta di diamante, il microscopio a interazione atomica, che viene fatta strisciare dalla pressione di una linguetta metallica sopra il campione dove si muove, come la puntina di un giradischi su un disco. Questo microscopio non sfrutta l'effetto tunnel, ma misura la variazione della forza di repulsione esercitata dalla nube elettronica degli atomi sotto la punta sulla nube dell'atomo che costituisce la punta. Lo spostamento della punta lungo l'asse verticale viene rilevato da un raggio laser che riflettendosi sulla parte superiore della linguetta metallica si muove sopra un rivelatore, seguendo i movimenti della linguetta e quindi della punta. La variazione della corrente elettrica prodotta dal fotorivelatore viene riportata su un monitor televisivo sul quale viene ricostruita l'immagine. Con questo microscopio è stato possibile osservare per la prima volta direttamente la forma esagonale della molecola del benzene così come era stata prefigurata da Kekule, e sono state inoltre ottenute le prime immagini della doppia elica del DNA e un filmato dell'evoluzione della fibrina mentre si polimerizza su una lamina di mica. Le limitazioni di questo microscopio consistono nel fatto che la pressione esercitata può contaminare o danneggiare i microcircuiti in osservazione.

Microscopi con sonda di scansione: a effetto attrattivo

È analogo ai microscopi precedenti; è però munito di una sonda, la cui punta di tungsteno o di silicio può giungere alle dimensioni atomiche e viene tenuta in vibrazione al di sopra del campione durante tutto il procedimento di scansione. La frequenza della vibrazione impressa alla punta è leggermente inferiore a quella caratteristica del filo cui è sospesa, frequenza che viene comunicata al filo stesso mediante un trasduttore piezoelettrico a cui è collegata. La punta della sonda, avvicinandosi al campione, subisce delle debolissime forze elettrostatiche attrattive del tipo di Van der Waals; queste ne smorzano le vibrazioni di quel tanto che è sufficiente ad allontanarle dalla frequenza di risonanza, cosicché si ha una notevole diminuzione dell'ampiezza di vibrazione. Quest'ampiezza si riduce pertanto in presenza di rilievi del campione e aumenta laddove si trovano degli avvallamenti. Per stabilizzare la distanza della punta dalla superficie viene però utilizzato, come negli altri microscopi a scansione descritti, un sistema di retroazione. Le variazioni di ampiezza di oscillazione sono rilevate con un sistema interferometrico basato su sensore laser. In esso un raggio laser viene diviso da un prisma (divisore di fascio) in un fascio di riferimento e in un fascio sonda che viene riflesso dalla parte posteriore della punta e poi portato a sovrapporsi con il primo. La fase del fascio risultante varia con il movimento della punta e tale variazione consente di rilevare modifiche di ampiezza anche di pochi milionesimi di nanometro. Le variazioni di ampiezza, riportate su monitor televisivo durante tutto il processo di scansione, consentono di mostrare l'immagine dell'oggetto osservato con una risoluzione di 5 nm. Poiché la punta non è mai a contatto con l'oggetto, è possibile effettuare anche l'esame di fenditure strette e profonde come si trovano nei dispositivi microelettronici. L'uso di questo strumento è stato anche proposto per il controllo dei wafer di silicio prima dell'inizio della lavorazione e per l'esame dei dischi e delle testine magnetiche usati nelle memorie di massa dei calcolatori elettronici.

Microscopi con sonda di scansione: altri tipi

Basati sullo stesso principio dei microscopi con sonda di scansione sono stati studiati microscopi a interazione magnetica, microscopi a interazione elettrostatica e microscopi termici a scansione. I primi, che fanno uso di una sonda magnetizzata, consentono di visualizzare con una risoluzione di ca. 25 nm la struttura del campo magnetico prodotto dalle testine di registrazione delle memorie magnetiche dei calcolatori. I secondi, dotati di sonde sensibili alle cariche elettriche del campione, consentono di osservare i singoli atomi di drogante presenti nelle lastrine di silicio. I microscopi termici, infine, sono dotati di una testina costituita da una microtermocoppia che consente di riprodurre la struttura termica della superficie del campione con una risoluzione di ca. 30 nm e con una sensibilità che le consente di rispondere a differenze di temperatura dell'ordine del decimillesimo di grado. Ulteriori perfezionamenti di questo microscopio hanno consentito di sostituire alla termocoppia la stessa punta di tungsteno usata nel microscopio a scansione a effetto tunnel, utilizzando come secondo elemento della termocoppia o il campione stesso o un elettrodo metallico di supporto, nel caso in cui questo non sia metallico.

Bibliografia

R. Barer, V. Cosslet, Progress in Light and Electron Microscopy, vol. III, New York, 1969; R. C. Sifkins, Optical Microscopy of Metals, New York, 1970; B. Lander, Electron Microscopy, Londra, 1980.