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Domingo, 27 de septiembre de 2020

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Microscopio electrónico: definición, principio, tipos, usos, imágenes

Un microscopio electrónico es un microscopio que utiliza un haz de electrones acelerados como fuente de iluminación.
Es un tipo especial de microscopio que tiene una alta resolución de imágenes, capaz de ampliar objetos en nanómetros, que se forman mediante el uso controlado de electrones en vacío capturados en una pantalla fosforescente.
Ernst Ruska (1906-1988), un ingeniero y profesor académico alemán, construyó el primer microscopio electrónico en 1931, y los mismos principios detrás de su prototipo todavía rigen los microscopios electrónicos modernos.

Definición de microscopio electrónico

 

Principio de funcionamiento del microscopio electrónico

Los microscopios electrónicos utilizan señales que surgen de la interacción de un haz de electrones con la muestra para obtener información sobre la estructura, morfología y composición.

  1. El cañón de electrones genera electrones.
  2. Dos juegos de lentes de condensador enfocan el haz de electrones en la muestra y luego en un haz delgado y estrecho.
  3. Para mover los electrones por la columna, se aplica un voltaje de aceleración (principalmente entre 100 kV-1000 kV) entre el filamento de tungsteno y el ánodo.
  4. La muestra que se va a examinar se hace extremadamente delgada, al menos 200 veces más delgada que las utilizadas en el microscopio óptico. Se cortan secciones ultrafinas de 20-100 nm que ya están colocadas en el portamuestras.
  5. El rayo electrónico pasa a través de la muestra y los electrones se dispersan según el espesor o el índice de refracción de las diferentes partes de la muestra.
  6. Las regiones más densas de la muestra dispersan más electrones y, por lo tanto, aparecen más oscuras en la imagen, ya que menos electrones golpean esa área de la pantalla. Por el contrario, las regiones transparentes son más brillantes.
  7. El haz de electrones que sale de la muestra pasa a la lente del objetivo, que tiene alta potencia y forma la imagen ampliada intermedia.
  8. Las lentes oculares producen entonces la imagen final ampliada.

Tipos de microscopio electrónico

Hay dos tipos de microscopios electrónicos, con diferentes estilos de funcionamiento:

  1. El microscopio electrónico de transmisión (TEM)

  • El microscopio electrónico de transmisión se utiliza para ver muestras delgadas a través de las cuales pueden pasar los electrones generando una imagen de proyección.  
  • El TEM es análogo en muchos aspectos al microscopio óptico convencional (compuesto). 
  • La TEM se utiliza, entre otras cosas, para obtener imágenes del interior de las células (en secciones delgadas), la estructura de las moléculas de proteínas (contrastadas por el sombreado metálico), la organización de las moléculas en los virus y los filamentos citoesqueléticos (preparados mediante la técnica de tinción negativa), y la disposición de las moléculas de proteína en las membranas celulares (por congelación-fractura).
  1. El microscopio electrónico de barrido (SEM)

  • La microscopía electrónica de barrido convencional depende de la emisión de electrones secundarios de la superficie de una muestra. 
  • Debido a su gran profundidad de enfoque, un microscopio electrónico de barrido es el análogo EM de un microscopio óptico estéreo.
  • Proporciona imágenes detalladas de las superficies de células y organismos completos que no son posibles con TEM. También se puede utilizar para el recuento de partículas y la determinación del tamaño, y para el control de procesos. 
  • Se denomina microscopio electrónico de barrido porque la imagen se forma escaneando un haz de electrones enfocado sobre la superficie de la muestra en un patrón de trama. 
 

Partes del microscopio electrónico

EM tiene la forma de una columna de vacío alta montada verticalmente. Tiene los siguientes componentes:

  1. Pistola de electrones
  • El cañón de electrones es un filamento de tungsteno calentado, que genera electrones.
  1. Lentes electromagnéticas
  • La lente del condensador enfoca el haz de electrones en la muestra. Una segunda lente condensadora forma los electrones en un haz delgado y estrecho.
  • El rayo de electrones que sale de la muestra pasa por la segunda de las bobinas magnéticas llamada lente del objetivo , que tiene alta potencia y forma la imagen ampliada intermedia.
  • El tercer conjunto de lentes magnéticos llamados lentes de proyector (oculares) producen la imagen final ampliada aún más.
  • Cada una de estas lentes actúa como una lupa de imagen mientras mantiene un increíble nivel de detalle y resolución.
  1. Portamuestras
  • El portamuestras es una película extremadamente fina de carbono o colodión sostenida por una rejilla metálica.
  1. Sistema de visualización y grabación de imágenes.
  • La imagen final se proyecta en una pantalla fluorescente.
  • Debajo de la pantalla fluorescente hay una cámara para grabar la imagen.

Aplicaciones

  • Los microscopios electrónicos se utilizan para investigar la ultraestructura de una amplia gama de muestras biológicas e inorgánicas, incluidos microorganismos, células, moléculas grandes, muestras de biopsia, metales y cristales.
  • Industrialmente, los microscopios electrónicos se utilizan a menudo para el control de calidad y el análisis de fallas.
  • Los microscopios electrónicos modernos producen micrografías electrónicas utilizando cámaras digitales especializadas y capturadores de fotogramas para capturar las imágenes.
  • La ciencia de la microbiología debe su desarrollo al microscopio electrónico. El estudio de microorganismos como bacterias, virus y otros patógenos ha hecho que el tratamiento de enfermedades sea muy eficaz. 
 

Ventajas

  • Ampliación muy alta
  • Increíblemente alta resolución
  • Material rara vez distorsionado por la preparación
  • Es posible investigar una mayor profundidad de campo
  • Diversas aplicaciones

Limitaciones

  • No se puede observar el espécimen vivo.
  • Como el poder de penetración del haz de electrones es muy bajo, el objeto debe ser ultradelgado. Para ello, la muestra se seca y se corta en secciones ultrafinas antes de la observación.
  • Como el microscopio electrónico trabaja al vacío, la muestra debe estar completamente seca.
  • Caro de construir y mantener
  • Requiere formación de investigadores
  • Necesita preparación de la muestra.
  • Este tipo de microscopio es grande, engorroso y extremadamente sensible a las vibraciones y a los campos magnéticos externos.
Género al que pertenece la obra: Periodismo literario
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