El microscopi electrònic representa una variació significativa del microscopi clàssic. Amb l’ajut d’electrons, pot imaginar la superfície o l’interior d’un objecte.
Què és un microscopi electrònic?
El microscopi electrònic representa una variació significativa del microscopi clàssic. En èpoques anteriors, el microscopi electrònic també es coneixia com a supermicroscopi. Serveix com a instrument científic mitjançant el qual els objectes poden augmentar-se pictòricament mitjançant l'aplicació de feixos electrònics, cosa que permet fer exàmens més exhaustius. Es poden aconseguir resolucions molt més altes amb un microscopi electrònic que amb un microscopi òptic. Els microscopis òptics poden aconseguir un augment de dues mil vegades en el millor dels casos. No obstant això, si la distància entre dos punts és inferior a la meitat de la longitud d'ona de la llum, l'ull humà ja no és capaç de distingir-los per separat. Un microscopi electrònic, en canvi, aconsegueix un augment d’1: 1,000,000. Això es pot atribuir al fet que les ones del microscopi electrònic són considerablement més curtes que les ones de llum. Per eliminar l’aire que interfereixi molècules, el feix d'electrons està enfocat a l'objecte al buit per camps elèctrics massius. El primer microscopi electrònic va ser desenvolupat el 1931 pels enginyers elèctrics alemanys Ernst Ruska (1906-1988) i Max Knoll (1897-1969). Inicialment, però, les petites reixes metàl·liques en lloc d’objectes transparents als electrons servien d’imatges. Ernst Ruska també va construir el primer microscopi electrònic utilitzat amb finalitats comercials el 1938. El 1986, Ruska va rebre el premi Nobel de física pel seu supermicroscopi. Al llarg dels anys, la microscòpia electrònica ha estat contínuament sotmesa a nous dissenys i millores tècniques, de manera que en l'actualitat és impossible imaginar la ciència sense el microscopi electrònic.
Formes, tipus i tipus
Els principals tipus bàsics de microscopi electrònic inclouen el microscopi electrònic d’escombratge (SEM) i el microscopi electrònic de transmissió (TEM). El microscopi electrònic d’escombratge escaneja un feix d’electrons prim a través d’un objecte sòlid. Els electrons o altres senyals que tornen a sortir de l’objecte o que es retransmeten es poden detectar de forma síncrona. El corrent detectat determina el valor d’intensitat del píxel que escaneja el feix d’electrons. Com a regla general, les dades determinades es poden mostrar en una pantalla connectada. D'aquesta manera, l'usuari pot seguir l'acumulació de la imatge en temps real. Quan s’escaneja amb els feixos electrònics, el microscopi electrònic es limita a la superfície de l’objecte. Per a la visualització, l'instrument dirigeix les imatges a través d'una pantalla fluorescent. Després de la fotografia, les imatges es poden augmentar fins a 1: 200,000. Quan s’utilitza un microscopi electrònic de transmissió, originat per Ernst Ruska, l’objecte a examinar, que ha de tenir una primesa adequada, és irradiat pels electrons. El gruix adequat de l’objecte varia d’uns quants nanòmetres a diversos micròmetres, que depèn del nombre atòmic dels àtoms del material de l’objecte, de la resolució desitjada i del nivell de la tensió d’acceleració. Com més baixa sigui la tensió d’acceleració i més gran sigui el nombre atòmic, més prim haurà de ser l’objecte. La imatge del microscopi electrònic de transmissió està formada pels electrons absorbits. Altres subtipus del microscopi electrònic inclouen el microscopi Kyroelectron (KEM), que s’utilitza per estudiar estructures proteiques complexes, i el microscopi electrònic d’alta tensió, que té un marge d’acceleració molt alt. S'utilitza per imaginar objectes extensos.
Estructura i mode de funcionament
L’estructura d’un microscopi electrònic sembla tenir poc en comú amb un microscopi òptic a l’interior. No obstant això, hi ha paral·lelismes. Per exemple, el canó electrònic es troba a la part superior. En el cas més senzill, es pot tractar d’un fil de tungstè. Això s’escalfa i emet electrons. El feix d’electrons està enfocat per electroimants, que tenen forma d’anell. Els electroimants són similars a les lents d’un microscopi òptic. El feix d’electrons fins ara és capaç de fer fora de la mostra electrons de forma independent. Els electrons es tornen a recollir mitjançant un detector, a partir del qual es pot generar una imatge. Si el feix d’electrons no es mou, només es pot imaginar un punt, però, si es produeix l’escaneig d’una superfície, es produeix un canvi. El feix d’electrons es desvia mitjançant electroimants i es guia línia per línia sobre l’objecte a examinar. Aquest escaneig permet obtenir una imatge ampliada i d'alta resolució de l'objecte. Si l'examinador vol apropar-se encara més a l'objecte, només ha de reduir l'àrea des d'on s'escaneja el feix d'electrons. Com més petita sigui la zona d’escaneig, més gran es mostrarà l’objecte. El primer microscopi electrònic que es va construir va ampliar els objectes examinats 400 vegades. A l’època moderna, els instruments poden magnificar un objecte fins i tot 500,000 vegades.
Beneficis mèdics i sanitaris
Per a la medicina i les branques científiques com la biologia, el microscopi electrònic és un dels invents més importants. Així, es poden obtenir fantàstics resultats de l’examen amb l’instrument. Particularment important per a la medicina era el fet que virus ara també es podrien examinar amb un microscopi electrònic. Virus, per exemple, són moltes vegades més petites que els bacteris, de manera que no es poden imaginar en detall amb un microscopi òptic. Tampoc no es pot aprofundir en l’interior d’una cèl·lula amb microscopis òptics. Tot i això, això va canviar amb el microscopi electrònic. Avui en dia, malalties perilloses com SIDA (VIH) o ràbia es pot investigar molt millor amb microscopis electrònics. No obstant això, el microscopi electrònic també presenta alguns desavantatges. Per exemple, els objectes examinats es poden veure afectats pel feix d'electrons a causa de l'escalfament o perquè els electrons a tota velocitat xoquen amb àtoms complets. A més, els costos d’adquisició i manteniment d’un microscopi electrònic són molt elevats. Per aquest motiu, els instruments són utilitzats principalment per instituts de recerca o proveïdors de serveis privats.
