1.4 Изучение процесса патогенеза с помощью электронной

сканирующей микроскопии

Важнейшие начальные этапы патогенеза, без которых не происходит заражения насекомых, а именно прорастание спор и проникновение, протекают на поверхности кутикулы. Эти этапы очень детально можно изучить с помощью электронной сканирующей микроскопии.

Электронный микроскоп — прибор, позволяющий получать изображение, благодаря использованию вместо светового потока пучка электронов с энергиями (30÷200) кэВ и более. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, управляющие движением электронов в колонне прибора при помощи магнитного поля. Электроны эмитируются в электронном микроскопе посредством термоэлектронной эмиссии из нити накаливания (вольфрамовая проволока или монокристалл гексаборида лантана, либо посредством полевой эмиссии). Затем электроны ускоряются высокой разностью потенциалов и фокусируются на образце электромагнитными (или реже — электростатическими) линзами. Прошедший через образец луч содержит информацию об электронной плотности, фазе и периодичности; которые используются при формировании изображения. В своей работе мы использовали сканирующий электронный микроскоп. Сканирующий электронный микроскоп — прибор, основанный на принципе взаимодействия электронного пучка с веществом, предназначенный для получения изображения поверхности объекта с высоким пространственным разрешением (несколько нанометров), а также о составе, строении и некоторых других свойствах приповерхностных слоёв.

Принцип работы этого микроскопа заключается в сканировании поверхности образца сфокусированным электронным пучком и анализе отраженных от поверхности частиц и возникающего в результате взаимодействия электронов с веществом рентгеновского излучения. Анализ частиц позволяет получать информацию о рельефе поверхности, о фазовом различии и кристаллической структуре приповерхностных слоёв. Анализ рентгеновского излучения, возникающего в процессе взаимодействия пучка электронов с образцом, дает возможность качественно и количественно охарактеризовать химический состав приповерхностных слоёв.

Основные типы сигналов, которые генерируются в процессе работы микроскопа:

1 сигнал детектора вторичных электронов (ВЭ или режим рельефа);

2 сигнал детектора отражённых электронов (ОЭ или режим фазового контраста).

Детекторы вторичных электронов — первый и традиционно устанавливаемый на все электронные микроскопы тип детекторов. В этом режиме разрешающая способность микроскопа максимальна.

Разрешение детекторов вторичных электронов в современных приборах уже достаточно для наблюдения субнанометровых объектов. Из-за очень узкого электронного луча сканирующий микроскоп обладают очень большой глубиной резкости (0,6-0,8) мм, что на два порядка выше, чем у оптического микроскопа и позволяет получать четкие микрофотографии с характерным трехмерным эффектом для объектов со сложным рельефом. Это свойство сканирующего микроскопа крайне полезно для понимания поверхностной структуры образца.

В соответствии с рисунком 5 принципиальная схема сканирующего микроскопа включает в себя тонкий электронный зонд (электронный пучок), который направляется на анализируемый образец. В результате взаимодействия между электронным зондом и образцом возникают низкоэнергетичные вторичные электроны, которые отбираются детектором вторичных электронов. Каждый акт столкновения сопровождается появлением электрического сигнала на выходе детектора. Интенсивность электрического сигнала зависит как от природы образца (в меньшей степени), так и от топографии (в большей степени) образца в области взаимодействия. Таким образом, сканируя электронным пучком поверхность объекта возможно получить карту рельефа проанализированной зоны.

Основа сканирующего электронного микроскопа — электронная пушка и электронная колонна, функция которой состоит в формировании остросфокусированного электронного зонда средних энергий (10 — 50) кэВ на поверхности образца. Прибор обязательно должен быть оснащен вакуумной системой. Также в каждом электронном микроскопе есть предметный столик, позволяющий перемещать образец минимум в трех направлениях [7].

Рисунок 5 – Принципиальная схема сканирующего микроскопа