Microscopía Electrónica

Comparación de un Microscopio Comparación de un Microscopio Electrónico de un Microscopio de Luz Electrónico de un Microscopio de Luz

• Un microscopio es, básicamente, un sistema óptico que transforma un objeto en una imagen, la cual amplifica detalles característicos del objeto.

• Con el microscopio de luz se resuelven detalles del orden del micrón, mientras que con el microscopio electrónico se alcanzan a resolver objetos del orden de los ángstrom.

• En el microscopio electrónico, un haz de electrones incide sobre una muestra y de la interacción de estos electrones con los átomos de la misma, surgen señales que son captadas por algún detector o bien, proyectadas directamente sobre una pantalla.

• Dentro de la familia de microscopios electrónicos, se encuentran :

• Microscopio electrónico de transmisión (TEM).• Microscopio electrónico de barrido (SEM).• Cada uno de ellos, permite el estudio de diferentes

características de una muestra. • El SEM provee información sobre morfología y características

de la superficie.

• TEM podemos observar la estructura interna y detalles ultraestructurales.

• Los microscopios de luz y electrónico son esencialmente, idénticos.

• Tanto uno como otro nos permiten amplificar aquellos objetos que son indistinguibles a nuestro ojo.

• La diferencia fundamental entre los dos es la fuente de iluminación.

• Mientras el microscopio de luz utiliza un haz de luz.• El microscopio electrónico emplea un haz de electrones de

muy corta longitud de onda que permite obtener una mayor resolución.

Una tabla comparativa, entre ambos Una tabla comparativa, entre ambos microscopiosmicroscopios

Scattering Absorción - Reflexión Contraste

Eléctrica Mecánica Focalización

100 x - 450000 x 10 x - 2000 x Magnificación

3 Å 2000 Å Resolución

Vacío Atmósfera Medio

Electromagnéticas Vidrio Lentes

0.037 Å - 0.086 Å2000 Å - 7500 Å Longitud de onda

Haz de electrones Haz de luz Iluminación

MICROSCOPIOELECTRONICO

MICROSCOPIODE LUZ

Primer microscopio electrónico Primer microscopio electrónico

• El primer microscopio electrónico fue diseñado por Ernst Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1930, quiénes se basaron en los estudios de Louis-Victor de Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de los electrones.

RESOLUCIONRESOLUCION

• El concepto de resolución está relacionado con la capacidad de distinguir detalles finos en una imagen.

• En otras palabras, es la distancia mínima r1 a la cual podemos distinguir, claramente, dos puntos como entidades separadas.

• La resolución teórica del microscopio electrónico es:

• Para valores de λ = 0.037 Å y α = 0.1 radianes, la resolución nominal es 0.2 Å.

Naturaleza De Las Ondas De ElectronesNaturaleza De Las Ondas De Electrones

• Mostró que una partícula moviéndose a una velocidad cercana a la de la luz tenía una forma de radiación asociada con ella.

Esta relación está expresada por:

• Donde λ es la longitud de onda, h la costante de Plank, m la masa de la partícula y v su velocidad.

• Si la partícula es un electrón y su velocidad 1/3 de la velocidad de la luz, λ = 0.05 A. que es 100.000 veces más corta que la luz verde.

• Por lo tanto, la resolución de un microscopio que emplee este tipo de radiación será mucho mejor que la de un microscopio de luz.

• La naturaleza precisa de estas ondas de electrones es difícil de entender en términos de la física clásica y su descripción se hace mediante la mecánica cuántica.

• Las ondas de electrones se pueden pesar como un quantum o paquete de radiación que acompaña a cada electrón en su trayectoria, es parte de él y permanece con él.

• Las características de estas ondas dependen de la posición exacta de un dado electrón en el espacio y en el tiempo; puede expresarse como la probabilidad de encontrar al electrón en esa posición.

• Las ondas de electrones no deben confundirse con radiación electromagnética.

Microscopio Electrónico De Microscopio Electrónico De TransmisiónTransmisión

EL INSTRUMENTO

• El sistema óptico-electrónico del microscopio electrónico de

transmisión está constituido por las siguientes partes:– Cañón de electrones – Sistema de lentes

– Pantalla fluorescente

• Estos componentes están ensamblados en una columna vertical la cual se encuentra en alto vacío.

• El cañón de electrones, es la fuente emisora del haz de electrones.

• Se encuentra ubicado en la parte superior de la columna.

• Está constituído por un filamento (cátodo), un cilindro con una apertura central, llamado cilindro de Wehnelt que rodea al filamento y tiene un potencial ligeramente más negativo que éste.

• El ánodo se encuentra por debajo del cilindro de Wehnelt.

• El filamento es calentado por el pasaje de corriente (alrededor de 2800 K).

• Los electrones emitidos termoiónicamente por el cátodo son acelerados hacia el ánodo, pasan por la apertura circular central de éste y un haz de alta energía es emitido hacia la columna del microscopio.

• El sistema de lentes está formado por lentes condensadores objetivo, intermedia y proyectora.

• Las lentes condensadoras, en los microscopios, más modernos son dos.

• La primera, proyecta la imagen punto de entrecruzamiento demagnificada (spot size), mientras que la segunda controla su diámetro y el ángulo de convergencia en que incide sobre la muestra. limita al haz que incide sobre la muestra.

• La lente objetivo forma la primera imagen, localizada debajo del especímen.

• Es considerada el componente más importante del microscopio electrónico.

• Cualquier defecto en ésta, será magnificado y transmitido al resto del sistema óptico.

• Por lo tanto, de ella dependen, en gran medida, la resolución final y la corrección de las aberraciones.

• Las lentes intermedia y proyectora son las encargadas de amplificar la imagen dada por la lente objetivo y proyectarla sobre la pantalla fluorescente.

• Mediante el microscopio electrónico de transmisión podemos estudiar la ultraestruacura de un material orgánico o inorgánico.

• Para esto, existen diferentes formas de operación que posibilitan el estudio de una característica en particular.

• Entre las aplicaciones del TEM para el estudio de materiales no- biológicos y biológicos podemos nombrar :

• Determinación de estructura cristalina en minerales, metales, etc. • Estudio de catalizadores. • Determinación de impurezas, precipitados, etc. • Identificación de bordes de grano e interfaces en metales. • Estudio de fases y zonas cristalinas en polímeros. • Determinación de tamaño de partícula en catalizadores, minerales,

etc. • Identificación de planos cristalinos. • Cambios estructurales de materiales sometidos a diferentes

tratamientos térmicos. • Realización de estudios de histoquímica para identificxar

compuestos específicos. • Estudios de ultraestructura de tejidos vegetales y animales. • Reconocimiento de virus. • Estudios de citoquímica. • Estudios de estructuras moleculares.

Microscopia Electrónico de Barrido (SEM).Microscopia Electrónico de Barrido (SEM).

• El microscopio electrónico de barrido (SEM) es similar al microscopio electrónico de transmisión.

• Ambos tienen ciertas características comunes tales como un cañón de electrones donde se genera el haz de electrones, lentes condensadoras y objetivo, sistema de vacío.

• La diferencia principal entre ellos es la manera en que forman y magnifican la imagen.

• Esto hace que la información que se obtenga de cada uno sea distinta.

• Mientras el TEM permite el estudio de la ultraestructura de muestras delgadas, el SEM posibilita conocer la morfología superficial.

• En el microscopio electrónico de barrido, el haz electrónico, atraviesa la columna y llega a la muestra.

• Un generador de barrido es el responsable de producir el movimiento del haz , de manera que barra la muestra punto a punto.

• De la interacción entre los electrones incidentes con los átomos que componen la muestra se generan señales, las cuales pueden ser captadas con detectores adecuados para cada una de ellas.

• El detector capta una señal y las convierte en una señal electrónica que es proyectada en un tubo de rayos catódicos (CRT).

• El barrido del haz está sincronizado con el barrido del CRT y produce una relación uno a uno entre puntos de la muestra y puntos en el CRT.

• Morfología superficial de minerales, catalizadores, etc. • Electrodepósitos • Adherencia fibra-matríz en polímeros. • Cambios morfológicos de materiales sometidos a

tratamientos químicos. • Formas de cristalización de minerales. • Control de calidad de catalizadores industriales. • Morfología superficial interna de partículas poliméricas. • Morfología de tejidos u órgano animales y vegetales. • Estudio de moléculas • Reconocimiento de fósiles.

Mediante el SEM se estudian:Mediante el SEM se estudian:

Interacción haz incidente - muestra en el SEM.Interacción haz incidente - muestra en el SEM.

• Naturaleza de la interacción: – Cuando el haz de electrones choca contra la muestra, ocurren

interacciones entre dichos electrones y los átomos que componen la muestra.

• De allí surgen señales tales como:– Electrones secundarios, electrones retrodifundidos, rayos x

característicos, electrones Auger, catodoluminiscencia. • Todas estas señales se producen simultáneamente pero cada una

de ellas son captadas por detectores diferentes.• Uno de los detectores más comunes es el de electrones

secundarios.• Los mismos son emitidos desde la muestra como consecuencia

de las ionizaciones surgidas de las interacciones inelásticas. • Por esta razón, poseen baja energía (50 ev). Ellos brindan una

imagen de la morfología superficial de la muestra.

Unidades De Medida En MicroscopiaUnidades De Medida En Microscopia

• La unidad que se usa en microscopía de luz es el micrón (µ) que es la milésima parte del milímetro.

• En microscopía electrónica la unidad más conocida es el angstrom (Å), definido como la diez millonésima parte del milímetro. También se emplea el nanometro (nm), que es la millonésima parte del micrón.

1 mm = 103 µ = 106 nm = 107 Å • Así, por ejemplo, la resolución de un microscopio de luz es

0.25 µ ó 2500 Å ; y la de un microscopio electrónico de 2.5 Å

Pequeña Galería De Imágenes De Pequeña Galería De Imágenes De microscopía Electrónicamicroscopía Electrónica

Detalle de epidermis de semilla de justicia. Fotografía tomada con el microscopio electrónico de barrido. (1cm=10 micras)

Micrografía electrónica de Transmisión de un polímero. (1cm=0.2 micras)

Vista general de un piojo (20X).(1cm=300 micras)

Detalle de ala de mariposa (220X). (1cm=30 micras)

Detalle de bacterias (bacilos) a 10000X. Las bacterias miden aproximadamente una micra.

Detalle de fibras de algodón (600X). (1cm= 10 micras)

FinGracias por su

atenciónSu amigo GATO Techero