Microscopía electrónica de transmisión: teoría y aplicaciones

Microscopios

Para la persona promedio, un microscopio puede parecer poco más que una lupa realmente poderosa, pero hay mucho más que eso. Incluso el hecho de que haya varios tipos de microscopios puede resultar sorprendente, y el hecho de que algunos ni siquiera utilicen la luz para crear una imagen ampliada es ciertamente inesperado para la mayoría de las personas.

A menudo pensamos en los microscopios como simples lupas de gran alcance, pero pueden ser mucho más.

Aprendamos sobre uno de esos microscopios que no usa luz para crear imágenes ampliadas; un microscopio electrónico de transmisión.

Microscopio electrónico de transmisión

Un microscopio electrónico de transmisión (TEM) es un tipo especial de microscopio que utiliza electrones para ampliar. El aumento en un microscopio óptico estándar está limitado por la longitud de onda de la luz visible. Los electrones tienen una longitud de onda mucho más pequeña, lo que permite que los microscopios electrónicos alcancen un aumento extremo. Un TEM promedio puede alcanzar un nivel máximo de aumento de aproximadamente 1,000,000x.

Para comprender cómo un TEM utiliza electrones para crear imágenes ampliadas, debemos comprender cómo funciona el instrumento. Un TEM se puede dividir en tres secciones principales.

Microscopio electrónico de transmisión

1. El cañón de electrones es la parte del microscopio que dispara electrones hacia la muestra que el usuario está ampliando. Hay varios tipos de cañones de electrones, pero el más común utiliza un filamento de tungsteno calentado para crear los electrones. Luego, los electrones son atraídos hacia un ánodo en un extremo del cañón de electrones. Un agujero en el ánodo permite que los electrones pasen a través de él y sean disparados hacia la muestra.

2. Una vez que los electrones salen del cañón de electrones, entran al sistema condensador , que consta de una o dos lentes. Estas lentes no son el tipo de vidrio típico en el que piensa, sino que son lentes electromagnéticas que consisten en bobinas de cables con electricidad que las atraviesa. Crean un campo magnético que enfoca y contrae los electrones en un haz delgado.

3. El haz de electrones entra entonces en el sistema de producción de imágenes . Al comienzo de este sistema, se está tomando la imagen de la muestra. Los electrones se transmiten a través de la muestra y hacia otra serie de lentes electromagnéticos que enfocan los electrones en una pantalla fluorescente o fosforescente para crear la imagen.

Creación de imágenes TEM

La forma en que se crea la imagen es similar a cómo se crea una sombra con luz visible. Cuando el haz de electrones se transmite a través de la muestra, no todos los electrones salen. Algunos electrones se absorben o desvían cuando intentan atravesar la muestra.

Las áreas por donde pasaron más electrones crean puntos brillantes en la pantalla de abajo, y las áreas por donde pasaron menos electrones crean puntos más oscuros. Esto a su vez crea una imagen en blanco y negro ampliada, similar a una sombra, de la muestra.

Imagen TEM de una célula vegetal

El sistema de producción de imágenes de un TEM es lo que lo distingue de su microscopio hermano, el microscopio electrónico de barrido (SEM). A diferencia de un TEM, la muestra que se ve en un SEM se encuentra en la parte inferior del microscopio.

Las imágenes SEM son creadas por electrones que rebotan o son expulsados ​​de la muestra. Debido a esto, el SEM obtiene imágenes de la superficie de la muestra, mientras que el TEM obtiene imágenes de la composición interna de la muestra.

La desventaja de esto en un TEM es que la muestra debe cortarse muy delgada para que pasen los electrones, lo que hace que la preparación de la muestra sea mucho más difícil que la de una muestra utilizada en un SEM.

Aplicaciones TEM

La principal aplicación de un microscopio electrónico de transmisión es proporcionar imágenes de gran aumento de la estructura interna de una muestra. Poder obtener una imagen interna de una muestra abre nuevas posibilidades sobre qué tipo de información se puede obtener de ella.

Un operador de TEM puede investigar la estructura cristalina de un objeto, ver la tensión o las fracturas internas de una muestra, o incluso ver la contaminación dentro de una muestra mediante el uso de patrones de difracción, por nombrar solo algunos tipos de estudios.

Imagen TEM de nanotubos

Los microscopios electrónicos de transmisión son una herramienta versátil para muchos campos, que incluyen medicina, biología, nanotecnología, metalurgia, medicina forense, electrónica, ciencia de materiales y mucho más.

• Un biólogo podría usar un TEM para observar la estructura interna de una célula.
• Alguien que trabaje en nanotecnología podría encontrar útil un TEM para ver nanoestructuras demasiado pequeñas para que un microscopio óptico las pueda ver bien.
• En electrónica, un TEM se puede utilizar para identificar minúsculas grietas y defectos en chips.

Resumen de la lección

Un microscopio electrónico de transmisión (TEM) es un tipo especial de microscopio que utiliza electrones para crear una imagen ampliada hasta 1.000.000x. Donde un microscopio electrónico de barrido (SEM) crea una imagen externa, los electrones en un TEM pasan a través de la muestra creando una imagen interna.

Un TEM tiene tres secciones principales.

1. el cañón de electrones que genera los electrones en el microscopio y los dispara al objetivo.
2. el sistema condensador que utiliza una o dos lentes electromagnéticas para contraer y enfocar los electrones en un haz.
3. el sistema de producción de imágenes que consiste en la muestra a través de la cual pasan los electrones y más lentes electromagnéticos para enfocar el haz hacia una pantalla fluorescente o fosforescente donde se crea la imagen.

La imagen en sí se crea de manera similar a cómo funcionan las sombras con la luz. Los puntos más oscuros en la imagen en blanco y negro son áreas donde los electrones no pasaron porque fueron absorbidos o desviados.

Un TEM tiene muchos usos. Su objetivo principal es crear imágenes de gran aumento de la estructura interna de una muestra. Esto se puede utilizar para recopilar información sobre estructuras cristalinas, estrés, fracturas internas, contaminación y más. TEM es una poderosa técnica de investigación utilizada en muchos campos de trabajo diferentes.