LOS MICROSCOPIOS ELECTRÓNICOS

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Entre los diferentes tipos de microscopía, el microscopio electrónico (EM) es un poderoso microscopio que permite a los investigadores observar una muestra de tamaño nanométrico.

El microscopio electrónico de transmisión (TEM), el primer tipo de EM, puede producir imágenes tan pequeñas como 1 nanómetro.

TEM es una opción popular para la nanotecnología, así como para la fabricación y análisis de semiconductores.

Un segundo tipo de microscopio electrónico es el microscopio electrónico de barrido (SEM), que es unas diez veces menos potente que los TEM y produce imágenes 3D en blanco y negro nítidas y de alta resolución.

Los microscopios electrónicos de transmisión y los microscopios electrónicos de barrido tienen aplicaciones prácticas en campos como la biología, la química, la gemología, la metalurgia y la industria, y proporcionan información sobre la topografía, la morfografía y la composición de muestras.

Funcionamiento del microscopio electrónico

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

  1. El cañón de electrones crea electrones.
  2. Dos juegos de lentes de condensador enfocan el haz de electrones en la mejora y luego en un haz delgado y estrecho.
  3. Se aplica un voltaje de aceleración (principalmente entre 100 kV y 1000 kV) entre el filamento de tungsteno y el ánodo para mover electrones a través de la columna.
  4. La muestra a examinar se vuelve extremadamente delgada, al menos 200 veces más delgada que la utilizada con un microscopio óptico. Se corta la sección ultrafina de 20 a 100 nm, colocada en el portamuestras.
  5. El haz de electrones atraviesa el objetivo y los electrones se distribuyen según el espesor o el índice de refracción de las diferentes partes del realce.
  6. Las áreas más densas de la pantalla dispersan más electrones y, por lo tanto, aparecen más oscuras en la imagen porque menos electrones golpean esa área de la pantalla. Por el contrario, las áreas transparentes son más claras.
  7. El haz de electrones que emerge de alcanzar la lente del objetivo, que tiene una gran potencia y crea una imagen ampliada en el centro.
  8. Las lentes oculares generan la imagen ampliada final.

¿Qué es la microscopía electrónica?

La microscopía electrónica (EM) es una técnica para obtener imágenes de alta resolución de muestras biológicas y no biológicas. Se utiliza en la investigación biomédica para investigar la estructura detallada de tejidos, células, orgánulos y complejos macromoleculares. La alta resolución de las imágenes electromagnéticas resulta del uso de electrones (que tienen longitudes de onda muy cortas) como fuente de radiación luminosa. La microscopía electrónica se utiliza junto con una variedad de técnicas auxiliares (por ejemplo, corte fino, marcaje inmunológico, tinción negativa) para responder preguntas específicas. Las imágenes EM proporcionan información clave sobre la base estructural de la función celular y de la enfermedad celular. 

Hay dos tipos principales de microscopios electrónicos: el EM de transmisión (TEM) y el EM de barrido (SEM). El microscopio electrónico de transmisión se utiliza para ver muestras delgadas (secciones de tejido, moléculas, etc.) 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). 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 proteínas en las membranas celulares (por congelación-fractura).

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Tipos de microscopios electrónicos

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

El microscopio electrónico de transmisión (TEM)

La microscopía electrónica de transmisión se utiliza para visualizar muestras delgadas por donde los electrones pueden pasar y formar una imagen de proyección.

TEM es similar en muchos aspectos a un microscopio óptico convencional (compuesto).

TEM permite obtener imágenes intracelulares (en secciones delgadas), la estructura de las moléculas de proteínas (en comparación con el sombreado metálico), la organización de las moléculas en los virus y los hilos citoesqueléticos (producidos por la técnica de coloración negativa) y su disposición, entre otros. moléculas de proteína en las membranas celulares (debido a la fractura por congelación).

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Microscopio electrónico de barrido (SEM)

La microscopía electrónica de barrido clásica se basa en la emisión de electrones secundarios de la superficie de una muestra.

El microscopio electrónico de barrido es el análogo EM del estereomicroscopio óptico debido a su gran profundidad de campo.

Proporciona imágenes detalladas de las superficies de todas las células y organismos que no son posibles con TEM. También se puede utilizar para el recuento y dimensionamiento de partículas, así como para el control de procesos.

Esto se llama microscopía electrónica de barrido porque la imagen se crea mediante el barrido de un haz de electrones enfocado en la superficie de la muestra en un patrón de barrido.

electronico SEM

Aplicaciones y usos de los microscopios electrónicos

Los microscopios electrónicos se utilizan para examinar la estructura fina de una amplia variedad de muestras biológicas e inorgánicas, incluidos microorganismos, células, moléculas grandes, muestras de biopsia, metales y cristales.

En la industria, los microscopios electrónicos se utilizan a menudo para el control de calidad y el análisis de errores.

Los microscopios electrónicos modernos producen grabaciones de microscopio electrónico con cámaras digitales especiales y capturadores de fotogramas para tomar fotografías.

La ciencia microbiológica debe su desarrollo a la microscopía electrónica. El estudio de microorganismos como bacterias, virus y otros patógenos ha hecho que el tratamiento de enfermedades sea muy eficaz.

Historia del microscopio electrónico

La investigación fundamental de muchos físicos en el primer cuarto del siglo XX sugirió que los rayos catódicos (es decir,electrones ) podría usarse de alguna manera para aumentar el microscopioresolución . Físico francésLouis de Broglie en 1924 abrió el camino con la sugerencia de que los haces de electrones podrían considerarse como una forma de movimiento ondulatorio . De Broglie derivó la fórmula para su longitud de onda, que mostró que, por ejemplo, para electrones acelerados en 60,000 voltios (o 60 kilovoltios [k]), la longitud de onda efectiva sería 0.05 angstrom (Å), es decir, 1 / 100,000 la del verde. ligero. Si tales ondas pudieran usarse en un microscopio, se produciría un aumento considerable en la resolución. En 1926 se demostró que los campos magnéticos o electrostáticos podían servir como lentes para electrones u otras partículas cargadas. Este descubrimiento inició el estudio de la óptica electrónica y, en 1931, los ingenieros eléctricos alemanesMax Knoll y Ernst Ruska había ideado un microscopio electrónico de dos lentes que producía imágenes de la fuente de electrones. En 1933 se construyó un microscopio electrónico primitivo que tomaba imágenes de una muestra en lugar de la fuente de electrones, y en 1935 Knoll produjo una imagen escaneada de una superficie sólida. Pronto se superó la resolución del microscopio óptico.

El Físico alemán Manfred, Freiherr (barón) von Ardenne e ingeniero electrónico británico Charles Oatley sentó las bases de la microscopía electrónica de transmisión (en la que el haz de electrones viaja a través de la muestra) y la microscopía electrónica de barrido (en la que el haz de electrones expulsa de la muestra otros electrones que luego se analizan), que se registran más notablemente en el libro de Ardenne. Elektronen-Übermikroskopie (1940). El progreso adicional en la construcción de microscopios electrónicos se retrasó durante la Segunda Guerra Mundial, pero recibió un impulso en 1946 con la invención del estigmador, que compensa el astigmatismo del lente objetivo, después de lo cual la producción se generalizó.

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