Microscopios electrónicos de gran tamaño

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

• Elektronika

Para poder ver algo a ojo se necesita luz. Los rayos de luz que llegan de cualquier objeto a la retina tienen un ángulo determinado, en el que los ojos deciden que el objeto puede tener un tamaño u otro. Así, si con la luz se consiguiera que los rayos de luz reflejaran en la retina con un gran ángulo, el objeto se vería más grande. Esto ocurre con las lentes que desvían el haz de luz que llega a los ojos. El caso más simple es el de las lentes convexas. Los microscopios ópticos son un poco más complejos al combinar lentes y multiplicar miles de veces cualquier objeto. De esta forma se pueden ver detalles que no se pueden ver visualmente, como bacterias. Sabiendo esto, se puede concluir que si se colocan tantas lentes como se quiera, también sería posible llegar al más mínimo detalle, pero no es así.

De hecho, la onda de radiación utilizada para ver el objeto tiene un límite, no se puede ver nada de menor longitud de onda que él. Sería como una regla indivisible; si algo fuera medido y mayor, ¿el objeto es equivalente a las reglas X? podría decirse, pero al ser el objeto menor que la regla no se podría medir. Lo mismo ocurre con las lentes. No puede verse cuando se encuentra con algo que está por debajo de la longitud de onda del espectro electromagnético visible. Esta longitud de onda se encuentra entre los nanómetros 400-480 del azul y 620-750 del rojo. Se necesita una regla menor para ir más allá. Pueden servir para ello las bandas situadas por debajo de la longitud de onda de la banda auditiva del espectro electromagnético, como los rayos X. La longitud de onda de los rayos X es 10.000 veces menor que la de la luz visible, pero surgen problemas porque atraviesan lo que se quiere ver; con los rayos gamma, por debajo de la longitud de onda de la luz electromagnética de la visión, ocurre lo mismo.

Pero hay un resalte y él surge de un principio de física cuántica. Según el principio de dualidad corpúsculo ondulante, a cualquier objeto con movimiento "p" le corresponde la longitud de onda "L", y a medida que "p" sea mayor, "L" será menor y, en el caso de la vista, los detalles mayores. En los microscopios electrónicos se utilizan los electrones que no sólo atraviesan objetos sino que interaccionan con ellos. El rayo de luz suele ser un haz de electrones y las lentes que pueden transformar sus ángulos son campos electromagnéticos, ya que los electrones tienen carga eléctrica, por lo que los campos electromagnéticos permiten modificar el recorrido de los electrones. Con los microscopios electrónicos se pueden ver virus, no con los ópticos.

Cuando el haz de electrones se une al objeto se crean tres tipos básicos de radiación: por un lado, los electrones que se forman por rebotes tras encontrarse con el objeto, difusos hacia atrás. Por otra parte, los electrones que salen del objeto después de que los electrones chocen con el objeto se denominan secundarios. Y por último, los rayos X. Los electrones retrodispersos proporcionan información sobre el número atómico del objeto, los rayos X proporcionan información sobre la estructura química del objeto y los electrones secundarios explican la topografía de la superficie del objeto, señal utilizada para visualizar la imagen del objeto.

¿Cómo son?

La parte más visible de los microscopios electrónicos es la conocida como columna de electrones. Dentro de la columna de electrones hay:

• Cañón de electrones con un filamento emisor de electrones. El filamento al elevarse libera electrones.
• Sistema de lentes electromagnéticas. Focaliza los electrones liberados por el filamento y los lleva a un pequeño diámetro. La focalización se realiza mediante la carga eléctrica de los electrones, que por su carga eléctrica están expuestos a campos electromagnéticos y pueden ser transportados en un determinado recorrido.
• Sistema de barrido. Su objetivo es hacer que el haz de electrones focalizados pase una y otra vez por determinadas líneas de la superficie del objeto.
• Sistema de detección. Convierte la interacción que se produce entre el haz y el objeto en señal eléctrica.
• Salida de vacío. El vacío es obligatorio ya que si los electrones se encuentran con un objeto diferente al objeto, no se emitirán señales adecuadas. ...Sistemas de visualización de señales eléctricas.

¿En qué se utilizan?

La base científica del microscopio electrónico, el sistema que utiliza para ver las imágenes, y una vez comprobada la estructura, también puede ser adecuada para qué sirven. De hecho, el uso de microscopios electrónicos está cada vez más extendido: se utilizan para la realización de diagnósticos veterinarios y médicos, para la investigación en biomedicina, para la investigación en toxicología, para la toma de medidas de partículas y subproductos, para procesos de calidad y control, para la realización de microestructuras de todo tipo de materiales con polímeros, etc. Todo lo dicho, pequeñas cosas que no se pueden ver a simple vista, pero que van a tener cada vez más importancia hoy y en el futuro.

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