La microscopia elettronica, noto anche come l’elettrone sonda microanalyzer, sviluppato utilizzando due tecnologie: la microscopia elettronica — uso di un concentrato di elettroni ad elevata energia del fascio di interagire con un target di materiale, e a raggi X, la spettroscopia di identificazione dei fotoni risultante dal fascio di elettroni interazione con il bersaglio, con l’energia, lunghezza d’onda dei fotoni essere caratteristica degli atomi eccitati dall’incidente elettroni. I nomi di Ernst Ruska e Max Knoll sono associati al primo prototipo di microscopio elettronico nel 1931. Il nome di Henry Moseley è associato alla scoperta della relazione diretta tra la lunghezza d’onda dei raggi X e l’identità dell’atomo da cui ha avuto origine.
Ci sono stati diversi thread storici per la tecnica microanalitica a fascio di elettroni. Uno è stato sviluppato da James Hillier e Richard Baker alla RCA. Nei primi anni 1940, hanno costruito una microsonda elettronica, combinando un microscopio elettronico e uno spettrometro di perdita di energia. Una domanda di brevetto è stata depositata nel 1944. La spettroscopia di perdita di energia elettronica è molto buona per l’analisi degli elementi luminosi e ha ottenuto spettri di radiazione C-Ka, N-Ka e O-Ka. Nel 1947, Hiller brevettò l’idea di utilizzare un fascio di elettroni per produrre raggi X analitici, ma non costruì mai un modello funzionante. Il suo progetto ha proposto di utilizzare la diffrazione di Bragg da un cristallo piatto per selezionare specifiche lunghezze d’onda dei raggi X e una lastra fotografica come rivelatore. Tuttavia, RCA non aveva alcun interesse a perseguire la commercializzazione di questa invenzione.
Un secondo thread sviluppato in Francia alla fine del 1940. Nel 1948-1950, Raimond Castaing, sotto la supervisione di André Guinier, costruì la prima “microsonde électronique” (microsonda elettronica) a ONERA. Questa microsonda ha prodotto un diametro del fascio di elettroni di 1-3 µm con una corrente del fascio di ~ 10 nanoampere (nA) e ha utilizzato un contatore Geiger per rilevare i raggi X prodotti dal campione. Tuttavia, il contatore Geiger non poteva distinguere i raggi X prodotti da elementi specifici e nel 1950, Castaing aggiunse un cristallo di quarzo tra il campione e il rivelatore per consentire la discriminazione della lunghezza d’onda. Ha anche aggiunto un microscopio ottico per visualizzare il punto di impatto del fascio. La microsonda risultante è stata descritta nella tesi di dottorato di Castaing del 1951, tradotta in inglese da Pol Duwez e David Wittry, in cui ha posto le basi della teoria e dell’applicazione dell’analisi quantitativa mediante microsonda elettronica, stabilendo il quadro teorico per le correzioni della matrice degli effetti di assorbimento e fluorescenza. Castaing (1921-1999) è considerato il “padre” dell’analisi della microsonda elettronica.
Il 1950 è stato un decennio di grande interesse nel fascio di elettroni X-ray microanalisi, a seguito di Castaing presentazioni alla Prima Europea di Microscopia Conferenza a Delft nel 1949 e poi presso il National Bureau of Standards conferenza di Elettroni Fisica in Washington, DC, nel 1951, così come le altre conferenze tra l’inizio e la metà degli anni 1950. Molti ricercatori, principalmente scienziati dei materiali, ha iniziato a sviluppare la loro elettronica sperimentale microprobes, a volte partendo da zero, ma molte volte utilizzando avanzo di microscopi elettronici.
Uno degli organizzatori della conferenza di microscopia elettronica Delft 1949 fu Vernon Ellis Cosslett presso il Cavendish Laboratory dell’Università di Cambridge, un centro di ricerca sulla microscopia elettronica, così come la microscopia elettronica a scansione con Charles Oatley e la microscopia a raggi X con Bill Nixon. Peter Duncumb ha combinato tutte e tre le tecnologie e ha sviluppato un microanalizzatore a raggi X a scansione elettronica come progetto di tesi di dottorato (pubblicato nel 1957), che è stato commercializzato come Cambridge MicroScan instrument.
Pol Duwez, uno scienziato materiale belga che fuggì dai nazisti e si stabilì al California Institute of Technology e collaborò con Jesse DuMond, incontrò André Guinier su un treno in Europa nel 1952, dove apprese del nuovo strumento di Castaing e del suggerimento che il CalTech costruisse uno strumento simile. David Wittry è stato assunto per costruire uno strumento come la sua tesi di dottorato, che ha completato nel 1957. È diventato il prototipo per la microsonda elettronica ARL EMX.
Durante la fine degli anni 1950 e l’inizio degli anni 1960 c’erano oltre una dozzina di altri laboratori in Nord America, Regno Unito, Europa, Giappone e URSS che sviluppavano microanalizzatori a raggi X a fascio di elettroni.
La prima microsonda elettronica commerciale, la “MS85” fu prodotta dalla CAMECA (Francia) nel 1956.. E ‘ stato presto seguito nella prima metà degli anni 1960 da molti microprocessori di altre società; tuttavia, tutte le aziende ad eccezione di CAMECA , JEOL e Shimadzu Corporation sono ora fuori dal mercato. Inoltre, molti ricercatori costruiscono microprocessori elettronici nei loro laboratori. Significativi miglioramenti e modifiche successive ai microprobi includevano la scansione del fascio di elettroni per realizzare mappe a raggi X (1960), l’aggiunta di rivelatori EDS a stato solido (1968) e lo sviluppo di cristalli sintetici a più strati di diffrazione per l’analisi di elementi leggeri (1984). In seguito, CAMECA divenne anche il pioniere nella produzione di una versione schermata della microsonda elettronica per applicazioni nucleari. Diversi nuovi progressi negli strumenti CAMECA negli ultimi decenni hanno permesso loro di ampliare la loro gamma di applicazioni su metallurgia, elettronica, geologia, mineralogia, centrali nucleari, oligoelementi, odontoiatria, ecc.