Instrumento de microscopio electrónico

Microscopio electrónico, microscopio que alcanza una resolución extremadamente alta utilizando un haz de electrones en lugar de un haz de luz para iluminar el objeto de estudio.

metalurgia: microscopía electrónica

Se han hecho grandes progresos en el uso de haces de electrones energéticos finamente enfocados para examinar metales. Microscopio Electrónico de s

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Historia

La investigación fundamental realizada por muchos físicos en el primer cuarto del siglo XX sugirió que los rayos catódicos (es decir, los electrones) podrían usarse de alguna manera para aumentar la resolución del microscopio. El físico francés Louis de Broglie en 1924 abrió el camino con la sugerencia de que los haces de electrones podrían considerarse como una forma de movimiento ondulatorio. De Broglie derivó la fórmula para su longitud de onda, que mostró que, por ejemplo, para electrones acelerados por 60,000 voltios (o 60 kilovoltios [k]), la longitud de onda efectiva sería 0.05 angstrom (Å) —es decir, 1 / 100,000 que la del verde ligero. Si tales ondas pudieran usarse en un microscopio, entonces se produciría un aumento considerable en la resolución. En 1926 se demostró que los campos magnéticos o electrostáticos podían servir como lentes para electrones u otras partículas cargadas. Este descubrimiento inició el estudio de la óptica electrónica, y en 1931 los ingenieros eléctricos alemanes Max Knoll y Ernst Ruska habían ideado un microscopio electrónico de dos lentes que producía imágenes de la fuente de electrones. En 1933 se construyó un microscopio electrónico primitivo que tomó imágenes de una muestra en lugar de la fuente de electrones, y en 1935 Knoll produjo una imagen escaneada de una superficie sólida. La resolución del microscopio óptico pronto se superó.

El físico alemán Manfred, Freiherr (barón) von Ardenne y el ingeniero electrónico británico Charles Oatley sentaron las bases de la microscopía electrónica de transmisión (en la que el haz de electrones viaja a través de la muestra) y la microscopía electrónica de barrido (en la que el haz de electrones se expulsa de la muestra). electrones que luego se analizan), que se registran más notablemente en el libro de Ardenne Elektronen-Übermikroskopie (1940). El progreso adicional en la construcción de microscopios electrónicos se retrasó durante la Segunda Guerra Mundial, pero recibió un impulso en 1946 con la invención del estigmador, que compensa el astigmatismo de la lente objetivo, después de lo cual la producción se generalizó.

El microscopio electrónico de transmisión (TEM) puede obtener imágenes de muestras de hasta 1 micrómetro de espesor. Los microscopios electrónicos de alto voltaje son similares a los TEM pero funcionan a voltajes mucho más altos. El microscopio electrónico de barrido (SEM), en el que se escanea un haz de electrones sobre la superficie de un objeto sólido, se utiliza para construir una imagen de los detalles de la estructura de la superficie. El microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM) puede generar una imagen escaneada de una muestra en una atmósfera, a diferencia de la SEM, y es susceptible de estudio de muestras húmedas, incluidos algunos organismos vivos.

Las combinaciones de técnicas han dado lugar al microscopio electrónico de transmisión de exploración (STEM), que combina los métodos de TEM y SEM, y el microanalizador de sonda electrónica, o analizador de microprobetas, que permite realizar un análisis químico de la composición de los materiales utilizando el haz de electrones incidente para excitar la emisión de rayos X característicos por los elementos químicos en la muestra. Estos rayos X son detectados y analizados por espectrómetros integrados en el instrumento. Los analizadores de microprobetas pueden producir una imagen de escaneo electrónico para que la estructura y la composición puedan correlacionarse fácilmente.

Otro tipo de microscopio electrónico es el microscopio de emisión de campo, en el que se utiliza un campo eléctrico fuerte para extraer electrones de un cable montado en un tubo de rayos catódicos.