W 1993 roku Charles Smithart został skazany za zamordowanie 11-letniej dziewczynki w miasteczku Glennallen na Alasce. Prokuratorzy podejrzewali Smitharta po tym, jak został zauważony na miejscu zbrodni, ale nie mieli dowodów bezpośrednio łączących go z morderstwem. I tu właśnie pojawił się skaningowy mikroskop elektronowy ( SEM ).
Używając detektora spektroskopii rentgenowskiej SEM, naukowiec medycyny sądowej przeanalizował kawałki żelaza znalezione na miejscu zbrodni. Odkrył, że mają kulisty kształt, który daje tylko spawanie lub szlifowanie. Jak się okazało, Smithart miał w swoim warsztacie spawarkę i czasami naprawiał rowery dla miejscowych dzieci. Dzięki ogromnym możliwościom skaningowych mikroskopów elektronowych prokuratorzy mieli dowody, których potrzebowali, aby powiązać Smitharta z przestępstwem.
Dlaczego do zbadania dowodów dotyczących procesu Smitharta potrzebny był SEM, a nie zwykły mikroskop świetlny lub optyczny z miejscowego liceum? Po pierwsze, SEM mogą powiększać obiekty nawet 300 000 razy większe od badanego obiektu. Naukowcy nazywają tę liczbę mocą powiększenia i określają ją np. jako 300 000 x. W przeciwieństwie do tego, zwykłe mikroskopy optyczne mają zwykle kilkusetkrotne powiększenie. SEM mają również ogromną głębię ostrości w porównaniu z tradycyjnymi mikroskopami, zapewniając badaczom do analizy niemal trójwymiarowy obraz w porównaniu z bardziej płaskim obrazem, jaki wytwarza mikroskop optyczny. Wreszcie, te zaawansowane mikroskopy mogą patrzeć poza powierzchnię obiektu, informując badaczy o jego składzie. Wszystkie te cechy okazały się niezbędne w badaniu dowodów ze sprawy Smitharta.
Oczywiście SEM mają również swoje wady, takie jak koszty. Nawet najtańsze z nich kosztują dziesiątki tysięcy dolarów. Są to również nieporęczne i złożone przyrządy, których działanie wymaga znacznej wiedzy fachowej. W rezultacie ich zastosowanie jest zazwyczaj ograniczone do zastosowań badawczych i przemysłowych, chociaż ostatnie przełomy sprawiły, że SEMS jest bardziej dostępny w innych zastosowaniach.
W tym artykule dowiemy się, w jaki sposób SEM są w stanie wytwarzać tak szczegółowe i uderzające obrazy. W trakcie tego zbadamy, co się dzieje w jednym z nich, a także niektóre z najnowszych przełomów w technologii SEM. Ale zanim dowiemy się, dokąd zmierza ta technologia, spójrzmy, gdzie to wszystko się zaczęło.
