Microscopía electrónica

Cómo opera

El microscopio es un instrumento capaz de ampliar las imágenes de objetos que son demasiado pequeños para ser observados a simple vista.

La principal diferencia entre un microscopio electrónico y uno óptico, radica en que el óptico utiliza luz para crear la imagen de un objeto, en cambio el microscopio electrónico utiliza un haz de electrones para crear la imagen.

El poder de resolución de un microscopio óptico está dado aproximadamente por el límite de difracción. Esto ocurre cuando el objeto es del orden de la longitud de onda (λ) empleada para formar la imagen. El intérvalo de longitudes de onda de la luz visible que usa un microscopio óptico se encuentra entre 400 nm hasta los 700 nm, así el límite de difracción ocurre para 1000 nm (1 micrometro) en la práctica. Para aumentar el poder de resolución de un microscopio es indispensable disminuir el valor de λ, esto se logra acelerando electrones a altas energia (25 KeV).

Cómo funciona el microscopio electrónico

La imagen se obtiene rastreando la superficie de la muestra con un haz de electrones. Este haz de electrones incide sobre la muestra e interactúa con los átomos de dicha muestra, generando electrones secundarios o retrodispersados del haz inicial. Típicamente las imágenes se consiguen con los electrones secundarios.

El microscopio electrónico está formado básicamente por tres partes:

• Fuente de electrones que ilumina la muestra (objeto). El haz de electrones que incide sobre la muestra es generado por un Filamento de tungsteno.
• Lentes electromagnéticas (convergentes) que dirigen el haz de electrones hacia la muestra. Las lentes electromagnéticas son las encargadas de enfocar el haz de electrones, las cuales se componen esencialmente de un conjunto de placas mantenidas a un diferente potencial, esta diferencia, acelera el haz de electrones. Estas placas tienen un orificio en el centro por donde pasan los electrones y la curvatura del campo eléctrico que se genera permite el enfoque de la imagen.
• Sistema que capta e interpreta la imagen. Depende de la muestra y del tipo de análisis que se quiera realizar.

Los detectores del microscopio electrónico son: a) Detector de electrones secundarios (SEI: Secundary Electron Image), este se utiliza para obtener imágenes de alta resolución. b) Detector de electrones retrodispersados (BEI : Backscattered Electron Image), este detector permite obtener imágenes de composición y topografía de la superficie. c) Detector de energía dispersiva (EDS: Energy Dispersive Spectrometer), este detector captura los rayos X generados por la muestra, lo que permite obtener mediante un software la composición elemental de la muestra.

Los análisis en el microscopio electrónico se pueden realizar en alto vacío o en presión variable.

Es importante tener en cuenta, que si se trabaja en presión variable muchos de los electrones del haz que deberían llegar a la muestra son desviados por las moléculas de aire, lo que conlleva a una menor calidad de imagen a magnificaciones mayores, para obtener una mayor amplificación de la imagen, se debe trabajar en alto vacío y así poder obtener un haz uniforme de electrones.

Como la imagen se hace con electrones, se debe trabajar en alto vacío. También es necesario que la muestra sea conductora porque si no acumula carga y repele a electrones que llegan posteriormente deteriorando la imagen. Si la muestra no es conductora, se puede metalizar evaporando oro o carbón.

Aplicaciones

Areas de Aplicación

• Observación de superficies para el control de calidad en materiales
• Observación de corrosión en metales y aleaciones
• Visualización de estructura de tejidos
• Textura de rocas y minerales
• Microanálisis de elementos en superficies o en perfiles lineales
• Morfología de microorganismos

Imágenes