Conclusione

Il brevetto (US2220973) da me analizzato è il microscopio elettronico inventato da L. Marton nel 1939.

Ladislaus Marton (1901 - 1979) fu un ricercatore fisico presso la RCA Manufacturing Company e professore associato di ottica elettronica presso l'Università di Stanford.

Il microscopio (dal greco: μικρόν "piccolo" e σκοπεύω "vedere") è comparso per la prima volta nel XVI secolo ed ha subito numerose modifiche, fino ad arrivare al microscopio elettronico (introduzione).

Disegno originale del microscopio
elettronico di L. Marton

Lo strumento funziona grazie ad una camera a vuoto ed un recipiente contenente un refrigerante usato per congelare il campione da analizzare. Quest'ultimo è posizionato su un disco capace di spostamenti sia laterali (utili per visualizzare altre parti del campione) sia verticali (per la messa a fuoco) grazie a stantuffi e manopole di regolazione.

Per ottenere l'immagine, vengono "sparati" degli elettroni contro il campione per poi analizzare le figure di diffrazione prodotte (funzionamento).

Tuttavia non bisogna considerare l'invenzione di Marton fine a sé stessa: il suo brevetto fu dovuto dalle esigenze contemporanee dello scienziato. Infatti nella prima metà del XX secolo si era vista l'obsolescenza dei comuni microscopi ottici: essi non potevano garantire dei grandi ingrandimenti e, soprattutto, di qualità. Il microscopio elettronico era in grado di offrire un ingrandimento 50 volte superiore ad un comune microscopio ottico.

Ciò rese il microscopio elettronico un'innovazione del XX secolo (contesto).

Spesso, però, accade che le innovazioni sono precedute da altre invenzioni indispensabili per la loro riuscita e, a loro volta, sono soggette a continui sviluppi.

Questo è anche il caso del nostro microscopio elettronico.

Marton per creare creare il suo microscopio elettronico dovette studiare ed adattare le invenzioni di Ernst Ruska e Max Knoll che, nel 1931, crearono un primo prototipo (precedenti storici).

A sua volta, il progetto di L. Marton fu analizzato da Charles H Bachman nel 1944 e da James Hillier. Il primo individuò e risolse un problema relativo alla struttura, Hillier, invece, si occupò della bassa risoluzione e delle aberrazioni cromatiche (sviluppi).

 Naturalmente il microscopio continua ancora oggi il suo processo evolutivo e ciò lo porterà, inesorabilmente, al momento in cui un nuovo strumento (più tecnologico e più sofisticato) lo condannerà all'obsolescenza (come il Laser al Grafene).

Immagine del DNA al microscopio
elettronico (Scienze For Life)

Tutte le innovazioni hanno apportato un contributo al sapere mondiale, consentendo nuove scoperte in vari ambiti. Non solo, spesso servono anche a salvare ingenti vite umane, ed è proprio questo il caso.

Il microscopio elettronico ha contribuito sia alla creazione di vaccini contro malattie altamente pericolose, e potenzialmente mortali (HIV, tetano, morbillo ecc.), sia allo studio ed alla mappatura del DNA (imprese).

Tutt'oggi il microscopio elettronico viene citato in numerosi trattati scientifici, relativi principalmente alla biologia ed alla medicina.

Ad esempio, lo scorso novembre è stato presentato un nuovo microscopio portatile, capace di essere utilizzato ovunque (il microscopio oggi).

Il Microscopio oggi

Attualmente i microscopi sono perennemente presenti nelle nostre vite. Basti pensare alle analisi del sangue (che tutti facciamo periodicamente) che si effettuano tramite osservazione al microscopio.

Microscopio olografico portatile

Proprio in ambito medico, a novembre dell'anno scorso (2017), è stato annunciato un nuovo e promettente "microscopio portatile" per diagnosticare alcune malattie, tra cui l'HIV, malaria e tumori.

Non solo, questo nuovo strumento permetterà la diagnostica di malattie in località poco sviluppate e sprovviste di laboratori adeguati.

 Notizia più recente è la donazione alla Biogem (Ariano Irpino) di un microscopio a due fotoni, capaci di analizzare campioni istologici con una profondità di un millimetro, ciò permette di studiare la disposizione delle cellule in immagini in 3D.
A sinistra il servizio di ITV online:

Come ogni strumento tecnologico, anche il microscopio elettronico è in continua evoluzione ma ciò non vieta che esso possa diventare obsoleto: una collaborazione tra la Sapienza, Cambridge University, il Politecnico di Milano e il CNR ha analizzato quali potrebbero essere gli effetti di impulsi luminosi ultrabrevi sui reticoli atomici. Per fare ciò è necessario adoperare materiali bidimensionali. 

Il prodotto di questi studi è il Laser al Grafene  fondamentale per lo sviluppo di un nuovo sistema per la macroscopia (grafene: materiale con la stessa flessibilità della plastica, più leggero dell'alluminio e persino più resistente rispetto all'acciaio).

Grafene, strati di atomi di carbonio.

Gli sviluppi del microscopio

Purtroppo, come tutte le invenzioni, il microscopio di Marton non era privo di difetti. Successivamente al deposito del brevetto, altri scienziati ed ingegneri cercarono di sviluppare il modello Marton per migliorarlo.

Un problema della struttura era che, ogni volta che si inseriva un nuovo campione o, semplicemente, si regolava la posizione, si aveva una sostanziale perdita del "vuoto" creato precedentemente
Nel 1944 Charles H Bachman brevettò una nuova struttura: inventò un'apparato migliorato per introdurre i campioni da esaminare nella camera a vuoto, per evitare sostanziali perdite.
La modifica consiste in una slitta portacampione, passante per una sottile fessura provvista di guarnizioni altamente resistenti, inoltre lo stesso vetrino ha una funzione di chiusura ermetica.
Inoltre fu possibile regolare in modo preciso, e quasi immediato, il campione, affinché si trovi sul percorso di un fascio di elettroni.

Ulteriore problema da risolvere era la bassa risoluzione del microscopio a causa delle aberrazioni cromatiche e sferiche.
Nel 1946 il problema fu arginato da Hillier James. Questi riesce a risolvere il problema causato dalla imprecisione meccanica e strutturale negli elementi. Ciò fu possibile mediante l'uso di elementi di correzione metallici interposti nel campo dell'obiettivo, adiacente al percorso del fascio di elettroni.

Durante il corso degli ultimi 70 anni nuove migliorie hanno permeso lo sviluppo del microscopio elettronico a scansione e a trasmissione, capace, grazie alla risoluzione elevatissima, di distinguere gli atomi del campione esaminato.

Nonostante l'elevata sofisticazione degli attuali strumenti, tutti questi sono discendenti diretti del microscopio di Marton.  

Fibre di amianto

Polline