El microscopio electrónico representa una variación significativa del microscopio clásico. Con la ayuda de electrones, puede obtener imágenes de la superficie o el interior de un objeto.
¿Qué es un microscopio electrónico?
El microscopio electrónico representa una variación significativa del microscopio clásico. En épocas anteriores, el microscopio electrónico también se conocía como supermicroscopio. Sirve como un instrumento científico a través del cual los objetos pueden magnificarse pictóricamente mediante la aplicación de rayos electrónicos, lo que permite exámenes más completos. Se pueden lograr resoluciones mucho más altas con un microscopio electrónico que con un microscopio óptico. Los microscopios ópticos pueden alcanzar un aumento de dos mil veces en el mejor de los casos. Sin embargo, si la distancia entre dos puntos es menos de la mitad de la longitud de onda de la luz, el ojo humano ya no puede distinguirlos por separado. Un microscopio electrónico, por otro lado, logra un aumento de 1: 1,000,000. Esto se puede atribuir al hecho de que las ondas del microscopio electrónico son considerablemente más cortas que las ondas de la luz. Para eliminar el aire que interfiere moléculas, el haz de electrones se enfoca en el objeto en el vacío mediante campos eléctricos masivos. El primer microscopio electrónico fue desarrollado en 1931 por los ingenieros eléctricos alemanes Ernst Ruska (1906-1988) y Max Knoll (1897-1969). Inicialmente, sin embargo, las imágenes eran pequeñas rejillas metálicas en lugar de objetos transparentes a los electrones. Ernst Ruska también construyó el primer microscopio electrónico utilizado con fines comerciales en 1938. En 1986, Ruska recibió el Premio Nobel de Física por su supermicroscopio. A lo largo de los años, la microscopía electrónica se ha sometido continuamente a nuevos diseños y mejoras técnicas, por lo que en la actualidad es imposible imaginar la ciencia sin el microscopio electrónico.
Formas, tipos y clases
Los principales tipos básicos de microscopio electrónico incluyen el microscopio electrónico de barrido (SEM) y el microscopio electrónico de transmisión (TEM). El microscopio electrónico de barrido escanea un haz de electrones delgado a través de un objeto sólido. Los electrones u otras señales que vuelven a emerger del objeto o son retrodispersadas pueden detectarse de forma sincrónica. La corriente detectada determina el valor de intensidad del píxel que escanea el haz de electrones. Como regla general, los datos determinados se pueden mostrar en una pantalla conectada. De esta forma, el usuario puede seguir la formación de la imagen en tiempo real. Al escanear con los rayos electrónicos, el microscopio electrónico se limita a la superficie del objeto. Para la visualización, el instrumento dirige las imágenes a través de una pantalla fluorescente. Después de la fotografía, las imágenes se pueden ampliar hasta 1: 200,000. Cuando se utiliza un microscopio electrónico de transmisión, creado por Ernst Ruska, el objeto a examinar, que debe tener una delgadez adecuada, es irradiado por los electrones. El grosor apropiado del objeto varía desde unos pocos nanómetros hasta varios micrómetros, lo que depende del número atómico de los átomos del material del objeto, la resolución deseada y el nivel del voltaje de aceleración. Cuanto menor sea el voltaje de aceleración y mayor el número atómico, más delgado debe ser el objeto. La imagen del microscopio electrónico de transmisión está formada por los electrones absorbidos. Otros subtipos de microscopio electrónico incluyen el microscopio kyroelectron (KEM), que se utiliza para estudiar estructuras de proteínas complejas, y el microscopio electrónico de alto voltaje, que tiene un margen de aceleración muy alto. Se utiliza para obtener imágenes de objetos extensos.
Estructura y modo de funcionamiento
La estructura de un microscopio electrónico parece tener poco en común con un microscopio óptico en el interior. Sin embargo, existen paralelismos. Por ejemplo, el cañón de electrones se encuentra en la parte superior. En el caso más simple, puede ser un alambre de tungsteno. Este se calienta y emite electrones. El haz de electrones se enfoca mediante electroimanes, que tienen forma de anillo. Los electroimanes son similares a las lentes de un microscopio óptico. El fino haz de electrones ahora puede eliminar electrones de la muestra de forma independiente. Luego, los electrones son recogidos nuevamente por un detector, a partir del cual se puede generar una imagen. Si el haz de electrones no se mueve, solo se puede obtener la imagen de un punto; sin embargo, si se realiza el escaneo de una superficie, se produce un cambio. El haz de electrones es desviado por electroimanes y guiado línea por línea sobre el objeto a examinar. Este escaneo permite una imagen ampliada y de alta resolución del objeto. Si el examinador quiere acercarse aún más al objeto, solo necesita reducir el área desde la que se escanea el haz de electrones. Cuanto menor sea el área de escaneo, más grande se muestra el objeto. El primer microscopio electrónico que se construyó amplió los objetos examinados 400 veces. En los tiempos modernos, los instrumentos pueden ampliar un objeto incluso 500,000 veces.
Beneficios médicos y de salud
Para la medicina y ramas científicas como la biología, el microscopio electrónico es uno de los inventos más importantes. Por lo tanto, se pueden obtener fantásticos resultados de exámenes con el instrumento. Particularmente importante para la medicina fue el hecho de que virus ahora también podría examinarse con un microscopio electrónico. Virus, por ejemplo, son muchas veces más pequeñas que bacterias fotosintéticas, por lo que no se pueden obtener imágenes en detalle con un microscopio óptico. Tampoco se puede sondear en detalle el interior de una célula con microscopios ópticos. Sin embargo, esto cambió con el microscopio electrónico. Hoy en día, enfermedades peligrosas como SIDA (VIH) o rabia se puede investigar mucho mejor con microscopios electrónicos. Sin embargo, el microscopio electrónico también tiene algunas desventajas. Por ejemplo, los objetos examinados pueden verse afectados por el haz de electrones debido al calentamiento o porque los electrones que se aceleran chocan con los átomos completos. Además, los costes de adquisición y mantenimiento de un microscopio electrónico son muy elevados. Por esta razón, los instrumentos son utilizados principalmente por institutos de investigación o proveedores de servicios privados.
