Nog niet zo heel lang geleden was een SEM een kamervullend apparaat dat trillingsvrij en gekoppeld aan diverse pompen en waterslangen, in de kelder van het gebouw stond. Vandaag de dag kun je een desktop SEM op je bureau zetten. Met een druk op de knop is het apparaat gebruiksklaar en een paar minuten later heb je een haarscherp plaatje van je monster, tot wel 30.000 keer uitvergroot. 'Iedereen op ons laboratorium kan ermee omgaan. Het apparaat wordt erg intensief gebruikt, we bekijken zo'n tweehonderd samples per week. Dat is op een normale SEM gewoon niet mogelijk,' aldus Bas de Laat, aanstaand directeur van Synapse BV, een jong bedrijf dat methodes ontwikkelt om bloedingen en trombose in bloed te meten.
 
Kijken met elektronen
Een SEM 'kijkt' naar een monster met behulp van een elektronenbundel in plaats van met licht. Omdat de golflengte van elektronen veel kleiner is dan die van licht kun je een veel hogere vergroting en resolutie bereiken dan met een optische microscoop. Er is een handvol desktop SEMs op de markt (zie kader) die veel overeenkomsten vertonen. Het zijn doosjes van ruim een halve meter doorsnee en enkele tientallen kilo's. Een monster tot zo'n vijftien cm groot kan zonder verdere voorbereiding in een houder worden geplaatst en met een lade of klep in de SEM geschoven. Na het sluiten van de klep pompt het systeem zichzelf vacuüm en er verschijnt binnen enkele minuten een plaatje op het beeldscherm.
Verschillen tussen de merken zitten vooral in snelheid, gebruiksgemak en in de samplehouders. Koen Driessen van Phenom World, fabrikant van de Phenom serie van desktop SEMs, licht de keuzes van zijn bedrijf toe: 'Wij hebben tientallen potentiële klanten gevraagd wat zij zouden willen verbeteren aan de microscoop die ze op dat moment gebruikten. Mensen die met een optische microscoop werkten wilden wel graag een hogere vergroting maar misten de kleur bij een elektronenmicroscoop. Daarvoor hebben wij een optische camera met kleurenbeeld ingebouwd in de Phenom. Ook wilden zij graag het sample kunnen aanraken bij het meten. Dat hebben wij vertaald naar een touchscreen. Gebruikers van een elektronenmicroscoop vertelden dat ze veel tijd kwijt waren met het laden en lossen van samples. Onze monsterkamer is binnen een halve minuut vacuum gepompt door een slim, gepatenteerd systeem. Daarmee durf ik wel te zeggen dat we de snelste zijn.'
Kees Braun is salesmanager bij Sysmex, de leverancier van Hitachi desktop SEMs. De Hitachi TM1000 was in 2006 de eerste in zijn soort op de markt, op de voet gevolgd door Phenom. 'Er is in de markt al heel lang behoefte aan een klein handzaam apparaat,' volgens Braun. 'Het voordeel van een desktop SEM is het gebruiksgemak. Er is geen monstervoorbereiding nodig. Als het in de kamer past kun je ernaar kijken.'
 
Geen gewone SEM
Maar een desktop SEM is geen gewone SEM. Er zijn door de ontwikkelaars bewuste keuzes gemaakt om het apparaat zo klein en gebruiksvriendelijk te maken. 'Conventionele SEMs zijn hele flexibele, veelzijdige apparaten,' zegt Driessen. 'Dat is onze Phenom niet. Die heeft drie hoogspanningen zodat de set lenzen en diafragma's, ook wel kolom geheten, beperkt kan blijven. Ook het formaat van het sample dat in de houder past is beperkt. Maar we hebben wel gezorgd dat er voor elk type monster een bruikbare instelling is waarmee je mooie plaatjes kunt maken.'
In Nederland staan al tientallen desktop SEMs in laboratoria van allerlei aard. Ze worden toegepast om te kijken naar polymeren, verf, katalysatoren, medicijnen en allerlei andere materialen uit de medische wereld, papier, filters, membranen, elektronica en ga zo maar door. Het bedrijf Synapse onderzoekt gestolde bloedmonsters van patiënten op het trombinegehalte in bloed, een enzym dat de stolling regelt. Na de gebruikelijke tests bekijkt men het gestolde bloed nu met de desktop SEM. 'Het apparaat maakt het voor ons mogelijk om van grote groepen patiënten de fibrinedraden in de stolsels te analyseren. Dat is iets totaal nieuws voor onze branche,' legt Bas de Laat uit.
Synapse was voor deze analyse op zoek naar een snelle elektronenmicroscoop die iedereen kan gebruiken en kwam uit bij de Phenom Pro. 'Voor aanschaf hebben we de plaatjes van de Phenom vergeleken met die van de conventionele SEM waar we bij de Universiteit Utrecht gebruik van kunnen maken. De verschillen waren nihil, hoewel je bij 50.000x vergroting wel echt een grens hebt bereikt van de desktop SEM. Dat hebben wij op dit moment niet nodig, we gebruiken meestal 10.000 keer.'
 
Nog sneller
Hoewel desktop SEMs vergeleken met een gewone SEM heel snel resultaat geven, denkt De Laat dat het nog wel sneller kan. 'Met name meerdere samples tegelijkertijd laden en geautomatiseerd meten zou voor medische studies een voordeel opleveren. Je kunt dan grote patiëntenstudies doen, met 10.000 samples of meer. Dat is nu nog niet mogelijk.'
Volgens Braun zal de optiek nog verbeteren zodat het nog makkelijker wordt om goede plaatjes te maken. Daarmee verbetert ook het gebruiksgemak. 'Kleiner hoeft niet denk ik. Wel zullen de accessoires worden uitgebreid zoals de samplehouders en analysesystemen. Ook denk ik dat het op termijn mogelijk wordt op afstand te meten over het netwerk. De techniek is daar al klaar voor.'
'Kijk naar de specificaties die fabrikanten vermelden. Daar zullen de ontwikkelingen liggen.' meldt Driessen van Phenom World cryptisch. 'We gaan zeker door met het ontwikkelen van slimme software zoals Fibermetric dat de afmetingen en diameter van vezels kan meten. Ook zullen er nog meer verschillende houders komen. '
 
Dit artikel is gepubliceerd in Chemisch2Weekblad nr 16, 22 september 2012, pagina 50.