Microscopio electrónico de transmisión

Comparación de la formación de la imagen en un microscopio de transmisión óptica, un microscopio electrónico de transmisión (TEM), un microscopio electrónico de barrido (SEM) y un tubo de rayos catódicos (CRT) de pantalla de TV.

Un microscopio electrónico de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés, o MET, en español) es un microscopio que utiliza un haz de electrones para visualizar un objeto, debido a que la potencia amplificadora de un microscopio óptico está limitada por la longitud de onda de la luz visible. Lo característico de este microscopio es el uso de una muestra ultrafina y que la imagen se obtenga de los electrones que atraviesan la muestra.

Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar un objeto hasta un millón de veces.

Procedimiento para su uso

Para utilizar un microscopio electrónico de transmisión debe cortarse la muestra en capas finas, no mayores de un par de miles de ángstroms. Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar un objeto hasta un millón de veces.

Base teórica

Teóricamente la resolución máxima $d$ alcanzable con un microscopio óptico se encuentra en principio limitada por la longitud de onda $\lambda$ de la luz que se utiliza para examinar la muestra, y por la apertura numérica $\textrm{NA}$ del sistema.

$d=\frac{\lambda}{2\,n\,\sin\alpha}\approx\frac{\lambda}{2\,\textrm{NA}}$

Los físicos de principios del siglo XX teorizaron sobre posibles maneras de superar las limitaciones impuestas por la relativamente grande longitud de onda de la luz visible (de 400 a 700 nm) mediante el uso de electrones. Como toda la materia, los electrones exhiben propiedades tanto de onda como de partícula (como ya propuso Louis-Victor de Broglie). Como consecuencia se puede hacer que un haz de electrones se comporte como un haz de radiación electromagnética. La longitud de onda del electrón se obtiene igualando la ecuación de de Broglie a la energía cinética de un electrón. Debe introducirse una corrección relativista adicional, ya que los electrones en un equipo TEM alcanzan velocidades próximas a la de la luz $\textrm{c}$.

$\lambda_e\approx\frac{h}{\sqrt{2m_0E\left(1+\frac{E}{2m_0c^2}\right)}}$

En un microscopio electrónico los electrones se producen generalmente en un filamento, normalmente de tungsteno, parecido al de una bombilla, mediante un proceso conocido como emisión termoiónica o bien mediante emisión de campo. Los electrones emitidos se aceleran entonces con ayuda de un potencial eléctrico (medido en V, o voltios) y se focalizan mediante lentes electrostáticas o electromagnéticas.

Historia

El primer microscopio electrónico de transmisión fue desarrollado entre 1931 y 1933 por Ernst Ruska y sus colaboradores. La óptica básica de ese primer microscopio electrónico se mantiene hasta nuestros días; los cambios en los microscopios modernos consisten en adicionar más lentes para incrementar el ámbito de aumentos y darle mayor versatilidad. El primer microscopio electrónico de transmisión comercial lo construyó Siemens en 1939.

Aplicaciones

La principal función del microscopio electrónico de transmisión es estudio de los metales y minerales y el estudio de las células a nivel molecular. Siendo así un papel muy importante en la industria de la metalurgia. A su vez se utiliza en la microbiología, para observar la estructura de los virus. También es usado en Anatomía patológica, para diagnosticar partiendo de la ultrahipermegaestructura celular.

Véase también

• Microscopio electrónico.
• Curso en línea Transmission Electron Microscopy and Crystalline Imperfections
• Microscopio electrónico de barrido.