Microscopis electrònics de gran grandària

2000/01/16 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia

• Elektronika

Per a poder veure alguna cosa a ull es necessita llum. Els raigs de llum que arriben de qualsevol objecte a la retina tenen un angle determinat, en el qual els ulls decideixen que l'objecte pot tenir una grandària o un altre. Així, si amb la llum s'aconseguís que els raigs de llum reflectissin en la retina amb un gran angle, l'objecte es veuria més gran. Això ocorre amb les lents que desvien el feix de llum que arriba als ulls. El cas més simple és el de les lents convexes. Els microscopis òptics són una mica més complexos en combinar lents i multiplicar milers de vegades qualsevol objecte. D'aquesta forma es poden veure detalls que no es poden veure visualment, com a bacteris. Sabent això, es pot concloure que si es col·loquen tantes lents com es vulgui, també seria possible arribar al més mínim detall, però no és així.

De fet, l'ona de radiació utilitzada per a veure l'objecte té un límit, no es pot veure res de menor longitud d'ona que ell. Seria com una regla indivisible; si alguna cosa fos mesurat i major, l'objecte és equivalent a les regles X? podria dir-se, però a l'ésser l'objecte menor que la regla no es podria mesurar. El mateix ocorre amb les lents. No pot veure's quan es troba amb alguna cosa que està per sota de la longitud d'ona de l'espectre electromagnètic visible. Aquesta longitud d'ona es troba entre els nanòmetres 400-480 del blau i 620-750 del vermell. Es necessita una regla menor per a anar més enllà. Poden servir per a això les bandes situades per sota de la longitud d'ona de la banda auditiva de l'espectre electromagnètic, com els raigs X. La longitud d'ona dels raigs X és 10.000 vegades menor que la de la llum visible, però sorgeixen problemes perquè travessen el que es vol veure; amb els raigs gamma, per sota de la longitud d'ona de la llum electromagnètica de la visió, ocorre el mateix.

Però hi ha un regruix i ell sorgeix d'un principi de física quàntica. Segons el principi de dualitat corpuscle ondulant, a qualsevol objecte amb moviment "p" li correspon la longitud d'ona "L", i a mesura que "p" sigui major, "L" serà menor i, en el cas de la vista, els detalls majors. En els microscopis electrònics s'utilitzen els electrons que no sols travessen objectes sinó que interaccionen amb ells. El raig de llum sol ser un feix d'electrons i les lents que poden transformar els seus angles són camps electromagnètics, ja que els electrons tenen càrrega elèctrica, per la qual cosa els camps electromagnètics permeten modificar el recorregut dels electrons. Amb els microscopis electrònics es poden veure virus, no amb els òptics.

Quan el feix d'electrons s'uneix a l'objecte es creen tres tipus bàsics de radiació: d'una banda, els electrons que es formen per rebots després de trobar-se amb l'objecte, difusos cap endarrere. D'altra banda, els electrons que salin de l'objecte després que els electrons chocen amb l'objecte es denominen secundaris. I finalment, els raigs X. Els electrons retrodispersos proporcionen informació sobre el nombre atòmic de l'objecte, els raigs X proporcionen informació sobre l'estructura química de l'objecte i els electrons secundaris expliquen la topografia de la superfície de l'objecte, senyal utilitzat per a visualitzar la imatge de l'objecte.

Com són?

La part més visible dels microscopis electrònics és la coneguda com a columna d'electrons. Dins de la columna d'electrons hi ha:

• Canó d'electrons amb un filament emissor d'electrons. El filament en elevar-se allibera electrons.
• Sistema de lents electromagnètiques. Focalitza els electrons alliberats pel filament i els porta a un petit diàmetre. La focalització es realitza mitjançant la càrrega elèctrica dels electrons, que per la seva càrrega elèctrica estan exposats a camps electromagnètics i poden ser transportats en un determinat recorregut.
• Sistema d'escombratge. El seu objectiu és fer que el feix d'electrons focalitzats passi una vegada i una altra per determinades línies de la superfície de l'objecte.
• Sistema de detecció. Converteix la interacció que es produeix entre el feix i l'objecte en senyal elèctric.
• Sortida de buit. El buit és obligatori ja que si els electrons es troben amb un objecte diferent a l'objecte, no s'emetran senyals adequats.
  ...Sistemes de visualització de senyals elèctrics.

En què s'utilitzen?

La base científica del microscopi electrònic, el sistema que utilitza per a veure les imatges, i una vegada comprovada l'estructura, també pot ser adequada per a què serveixen. De fet, l'ús de microscopis electrònics està cada vegada més estès: s'utilitzen per a la realització de diagnòstics veterinaris i metges, per a la recerca en biomedicina, per a la recerca en toxicologia, per a la presa de mesures de partícules i subproductes, per a processos de qualitat i control, per a la realització de microestructures de tota mena de materials amb polímers, etc. Tot el que s'ha dit, petites coses que no es poden veure a simple vista, però que tindran cada vegada més importància avui i en el futur.

Publicat en 7