Microscopio Electrónico

Un microscopio electrónico es un instrumento de amplitud de imagen. En 1590 fue inventado el primer microscopio óptico por Zacharias Janssen qué funcionaba por el principio de refracción. A partir de allí el diseño se fue cada vez más sofisticando para alcanzar niveles de aumento superiores y permitió el avance de ciencias como la biología y el inicio de otras como la bacteriología.

No obstante para el siglo XIX los microscopios habían alcanzado su límite teórico de aumento. Pero esto no detuvo sus avances sino que motivó a la creación de un microscopio que funcionase con otro principio. Así en 1931 Max Knoll y Ernst Ruska crearon el primer microscopio electrónico, el cual no opera por refracción sino por electrones.

La diferencia de aumento entre los microscopios ópticos y los eléctricos es realmente significativa, siendo el límite de los ópticos alrededor de 1500 X máximo y cualquier aumento superior a este representaría un aumento vacío, es decir que no posee buena resolución y por ende no aporta más información. Mientras los electrónicos llegan incluso a 100.000 X.

¿Qué es un Microscopio Electrónico?

El microscopio electrónico es un instrumento de aumento que utiliza electrones para la resolución del aumento. Pero ¿Cómo funciona esto? Es gracias a la longitud de onda; el espectro visible de luz está compuesto por ondas electromagnéticas, en las cuales la distancia se mide entre dos máximos del campo, entre dos ciclos de ondas.

Los microscopios electrónicos no utilizan luz visible sino electrones que interactúan con la muestra; la longitud de onda de los electrones son inversamente proporcionales a la velocidad en la que se mueven y al estos ser acelerados consiguen longitudes de ondas sumamente cortas.

Estas longitudes cortas proporcionan una amplitud de la muestra con excelente resolución. Actuando los electrones sobre la muestra a modo de luz recrean la imagen ampliada de la misma. Existen tipos diferentes de microscopios electrónicos y los mismos se han ido modificando y perfeccionando desde el primer prototipo en 1931.

El microscopio electrónico está compuesto de diversas partes como lentes electromagnéticos, fuente de electrones, cámara de vacío y otros; requiriendo un ordenador para procesar las imágenes obtenidas por los electrones y hacerlas definibles para el ojo humano. Llegando incluso a producir imágenes tridimensionales.

¿Para qué sirve el Microscopio Electrónico?

El microscopio electrónico al proporcionar tanta amplitud ha servido al desarrollo de numerosas ciencias. Este sirve para ver y analizar estructuras de células, microorganismos, virus y demás muestras con estructuras microscópicas que no son visualizables a través de microscopios ópticos.

En si los microscopios tanto ópticos como electrónicos cumplen la misma función, la diferencia es el alcance del electrónico respecto al óptico. Al dar amplitud con buena resolución se pueden apreciar detalles de las estructuras, lo cual arroja información adicional de las muestras a estudiar, permitiendo un conocimiento más amplio del mismo.

Usos del Microscopio Electrónico

Una de las ramas que más se ha beneficiado del uso del microscopio electrónico es la investigación biomédica. Ya que son ideales para el análisis del funcionamiento y estructuras moleculares de los microorganismos. Pero su uso no se limita al campo investigativo. El sector industrial también se beneficia mucho de sus funciones.

Se utiliza para el análisis de control de calidad y para el desarrollo de nuevos productos; pues se usa para monitorear el procedimiento morfológico de los productos. Un ejemplo es la construcción de semiconductores, en el cual se emplea el microscopio electrónico para la producción de chips y microchips.

En paleontología, geología, arqueología y geominería es también útil el microscopio electrónico; reduce el riesgo de exploración minera al evaluar la tierra, así como los yacimientos de gas y petróleo. En muchas disciplinas se usó para conocer e inspeccionar las estructuras morfológicas del objeto del estudio.

Tipos de Microscopios Electrónicos

Existen dos tipos básicos de microscopios electrónicos; el primero que se creó fue el microscopio electrónico de transmisión (MET) en 1931 y posteriormente se diseña el microscopio electrónico de barrido (MEB) en 1942. La diferencia principal entre estos tipos de microscopios es el estado de la muestra, que en el MET debe estar cortada y en el MEB está intacta.

  • Microscopio Electrónico de Transmisión

En este tipo de microscopio se dirigen electrones a la muestra, la cual debe tener ligeros cortes, la longitud de estos no debe sobrepasar unos miles de angstroms, recordando que un angstrom corresponde a 0,1 nanómetro. Los electrones rebotan o traspasan la muestra e impregnan la imagen aumentada en una pantalla fluorescente o placa fotográfica colocada bajo la muestra.

  • Microscopio Electrónico de Barrido

Para utilizar el MEB no hace falta alterar la muestra; este dirige un haz concentrado de electrones a la muestra, el cual realiza un barrido puntuado por su superficie, sin atravesar la muestra. Estos se dispersan y son contados automáticamente. Cada punto va construyendo la imagen amplificada de la muestra y mientras mayor sea la cantidad contada mayor nitidez posee la imagen.

El MEB muestra una imagen más nítida, llegando incluso a recreaciones 3D de la superficie de la muestra, puede ampliar incluso 200.000 veces la muestra; haciéndolo más potente que el MET. También existe el STEM, microscopio electrónico que combina las capacidades de ambos, o el de sonda de electrones, con la capacidad de analizar los rayos X.

Características del Microscopio Electrónico

Los microscopios electrónicos son instrumentos que aunque cumplen con la función de un microscopio de ampliar la imagen de una muestra, su modo de hacerlo es un tanto diferente, lo suficiente para requerir una estructura totalmente distinta. Por lo que para familiarizarte con este tipo de instrumento procederé a describir sus características:

  • Cañón de electrones

Se encarga de expulsar los electrones que impactan con la muestra para ampliar su imagen. Los electrones pueden generarse por emisión termoiónica o por emisión de campo.

  • Condensador

Conformado por lentes electromagnéticas para garantizar el enfoque de la muestra. Muchas veces se utiliza un doble condensador para asegurar el mantener integra la muestra; sobretodo en los de tipo MET.

  • Lentes electromagnéticas

Estos lentes son campos electromagnéticos que se usan para dirigir los electrones a la muestra. Esto se da gracias a que son positivas y atraen a los electrones al ser negativos, provocando su desviación a la muestra.

  • Sistema de vacío

Los electrones deben estar en condiciones al vacío para evitar su dispersión a través de las moléculas del aire; de lo contrario no se podrían obtener imágenes nítidas. El alto vacío del microscopio se produce a través de bombas mecánicas que extraen el aire.

  • Sistema de registro

Esta es la pantalla donde se proyecta la imagen, por medio de la fluorescencia que transforma la energía cinética de los electrones en luz. Igualmente pueden grabarse en películas fotográficas.

La composición de los microscopios electrónicos es bastante similar, con la diferencia de que el de barrido posee un generador de escaneo para realizar el barrido de manera predeterminada y un detector de electrones secundarios. Siendo el resto de su composición idéntica al de transmisión. De igual manera siempre se recomienda leer las especificaciones del modelo a adquirir.

Importancia del Microscopio Electrónico

El microscopio electrónico es un instrumento de utilidad indiscutible, si de por sí el microscopio óptico generó grandes avances en las ciencias biológicas, químicas y médicas; gracias al aumento por el microscopio electrónico el desarrollo ha podido darse en una escala aún mayor. Permitiendo conocer el funcionamiento de estructuras microscópicas.

Si bien es usado en una gran cantidad de áreas, de las que más se obtienen beneficios con ello es la medicina y la biología; pues sus objetos de estudio vienen conformados por estos organismos imperceptibles por el ojo humano.

Tanto el microscopio de transmisión como el de barrido son ampliamente usados actualmente y se siguen haciendo avances para mejorar su funcionamiento, llegando a mayores alcances de amplitud y resolución. Estos son parte de una serie de instrumentos de laboratorio que posibilitan el trabajo investigativo en diversas áreas.

Si deseas conocer más acerca de estos instrumentos te invito a revisar mis posts, encuentra en ellos la más completa información sobre los diferentes instrumentos de laboratorio, independientemente el área de investigación o empleo.  ¡Sígueme!

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