Microscopio electrónico

El microscopio electrónico es un tipo de microscopio que utiliza electrones para iluminar un espécimen y crear una imagen ampliada. En lugar de usar luz visible. Los microscopios electrónicos tienen un poder de resolución mucho mayor que los microscopios ópticos y pueden obtener magnificaciones mucho más altas. En algunos casos estos microscopios electrónicos pueden magnificar muestras hasta 2 millones de veces, en tanto los microscopios ópticos se limitan a aumentos de 2000 veces.

Microscopio electrónico características y funciones

Los microscopios electrónicos en la actualidad pueden magnificar objetos hasta dos millones de veces, los cuales se basan en el prototipo de Ruska.

De igual manera, el microscopios electrónicos como el microscopio óptico tienen limitaciones de resolución, por su longitud de onda. La mas grande resolución y aumento del microscopio electrónico, es debido a su longitud de onda de un electrón, su longitud de onda de Broglie, que es mucho menor que la de un fotón de luz, la radiación electromagnética .

El microscopio electrónico utiliza lentes electrostáticas y electromagnéticas, para conformar la imagen al controlar el haz de electrones, para enfocarlo en un plano determinado con respecto al espécimen, de una manera semejante a como un microscopio de luz usa lentes de vidrio, para enfocar la luz sobre o a través de un espécimen para formar una imagen.

Historia del microscopio electrónico

El término microscopio se deriva del griego mikros y del skopeo, mikros que significa pequeño, skopeo que significa observar,  instrumento con el que podemos observar partículas u objetos que a simple vista no podemos ver.

La historia del microscopio electrónico tiene sus inicios desde el comienzo del siglo XX. Quizás te preguntes quien inventó el microscopio electrónico, mientras sigas leyendo conocerás su historias y cada unos de los que inventaron el microscopio electrónico.

Para el año 1931 fue construido el primer prototipo de microscopio electrónico por los ingenieros alemanes Ernst Ruska y Max Knoll.

Microscopio Electrónico

Al principio este microscopio solo era capaz de magnificar los objetos cuatrocientas veces, se pudo demostrar los principios de un microscopio electrónico. Pasaron dos años y Ruska construyó un microscopio electrónico, que era capaz de sobrepasar la resolución de cuando se utilizaba un microscopio óptico.

El director de investigaciones, el ingeniero electrónico Alemán Reinhold Rudenberg había patentado el microscopio en 1931. En el 1937, Siemens no estaba haciendo alguna investigación sobre los microscopios electrónicos para esa fecha. En el 1937 empezó  a financiar a Ruska y Bodo von Borries, para llevar a cabo el desarrollo de un microscopio electrónico. Siemens Incluyó en el proyecto al hermano de Ruska, Helmut, para trabajar con aplicaciones, incluyendo muestras biológicas.

Manfred von Ardenne para esa época, fue la primera persona que dio inicio al microscopio electrónico de barrido y su microscopio electrónico universal. En le 1938 en la universidad de Toronto, los estudiantes  Eli Franklin Burton, Cecil Hall, James Hillier y Albert Prebus, fueron quienes construyeron el primer microscopio electrónico.

¿Que se puede observar en un microscopio electrónico?

Los microscopios electrónicos forman una columna en muchos de los laboratorios. Dado a que los investigadores los utilizan para examinar materiales biológicos tales como: muestras de biopsias médicas,microorganismos y células , una diversidad de moléculas de gran tamaño,  metales y estructuras cristalinas , y también las características de varias superficies.

El microscopio electrónico también es usado con gran frecuencia para uso de inspección, análisis de fallas en las industria, control de calidad, en la fabricación de dispositivos semiconductores.

Los tipos de microscopios electrónicos

Quizás te preguntarás qué tipos de microscopios electrónicos existen, el microscopio electrónico tiene una variedad de tipos de microscopios, tales como: el microscopio electrónico de la transmisión (MET), el microscopio electrónico de exploración (SEM), y el microscopio electrónico de la reflexión (REM.). Aquí aprenderás la función de los tipos de microscopios electrónicos.

Microscopio electrónico de transmisión (MET)

Es un tipo de microscopio electrónico, que consiste en un haz de electrones de alto voltaje, el cual es emitido por un cañón de electrones, dicho de otra manera, este microscopio se encarga de ordenar un haz electrónico de alto voltaje que va dirigido hacia el espécimen para iluminarlo y así crear una imagen magnificada de la muestra.

El haz de electrones es acelerado por acelerado por un ánodo típicamente a + 100keV (40 a 400 keV) con relacion al cátodo, enfocado por lentes electrostáticas y electromagnéticas, se transmite por medio de una muestra que en algunas es parte transparente a los electrones y en otras parte los dispersa.

Se utiliza una pistola de electrón para producir el haz electrónico. La pistola se adapta con un cátodo del filamento del tungsteno, la cual es la fuente del haz electrónico.  Un ánodo es utilizado para acelerar el haz electrónico, las lentes electrostáticas y electromagnéticas ayudan a que se pueda enfocar el haz.

Células algales en división. Imagen tomada con Microscopio Electrónico de Transmisión (MET), cedida por Dra. A. Ríos (C.C.M.A. CSIC Madrid)

En el proceso cuando el haz electrónico pasa a través del espécimen, se dispersa y da una imagen de la estructura microscópica del espécimen, la cual se puede ver por medio de la lente del objetivo.

Los microscopios electrónicos de transmisión (MET), son capaz de aumentar la imagen de un objeto hasta un millón de veces.

Microscopio electrónico de barrido (MEB)

El microscopio electrónico de barrido, es un tipo de microscopio el cual produce imágenes al detectar electrones secundarios de baja energía, que se emiten desde la superficie del espécimen debido a la excitación de la muestra. En el microscopio de barrido (MEB) la muestra se recubre con una capa de metal delgado y es barrida con electrones los cuales son enviados desde un cañón.

La cantidad de electrones que arroja la intensidad de la zona de muestra que es enviada, se mide con un detector. Nos muestra imágenes en 3 dimensiones.

Cómo funciona el microscopio electrónico de barrido

Aplicaciones en distintas áreas

El microscopio electrónico se utiliza en diferentes áreas del saber.

Biología y ciencias de la vida

  • Localización de proteínas
  • Criobiología
  • Tomografía electrónica
  • Tomografía celular
  • Virología
  • Toxicología
  • Producción biológica y monitoreo de carga viral.
  • Análisis de partículas
  • Microscopía crioelectrónica
  • Control de la calidad farmacéutica
  • Imágenes de tejido 3D

Investigación

  • Calificación de materiales
  • Materiales y preparación de muestras
  • Pruebas y caracterización de dispositivos

Industria

  • Minería (estudio o análisis de liberación mineral)
  • Micro-caracterización 2D y 3D
  • Imágenes de alta resolución
  • Macro muestra a nanometría metrología.
  • Detección y caracterización de partículas
  • Elaboración o fabricación de escritura directa
  • Experimentos de materiales dinámicos
  • preparación de la muestra
  • Forense
  • Química
  • Petroquímica
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