microscopio electrònico

Anexo
Video explicativo del microscopio electrónico:
http://www.educatina.com/fisica/fisica-moderna/baturaleza-ondulatoria/el-microscopio-electronico-video?var=1

Principios físicos del Microscopio Electrónico - Poder de resolución.

Un microscopio es un instrumento diseñado para hacer visibles objetos que el ojo no es capaz de distinguir. Cuando los rayos de luz emitidos por un punto pasan a través de una lente de apertura semiangular alfa, se forma una imagen no mayor que un punto pero cuya intensidad se manifiesta en forma del llamado disco de Airy (Fig.1). La distancia (D) entre los dos mínimos de dicho anillo situados a ambos lados del pico de máxima intensidad viene dada por la expresión:


puntos principales comunes y que diferencian TEM Y SEM
Aunque los fundamentos teóricos del TEM y del SEM son similares, conviene recalcar cuales son los puntos principales comunes y que diferencian ambos sistemas, a saber:

TEM
Necesidad de alto vacío
Haz electrónico estático
Haz electrónico no puntual Necesidad de secciones ultra finas
Electrones transmitidos
Lente proyectara
Pantalla en el interior de la columna Imagen en dos dimensiones
Resolución de 0,5 nm
Aumentos hasta 500.000
Contraste químico de la muestra
SEM
Necesidad de alto vacío
Haz electrónico móvil
Haz electrónico puntual
Muestras íntegras
Electrones secundarios
Ausencia de lente proyectara
Pantalla en tubo Brown
Imagen tridimensional
Resolución de 10 nm
Aumentos hasta 140.000
Contraste no químico
Microscopio electrónico
Un microscopio electrónico es aquél que utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar ampliaciones, debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones "visibles".
Historia del microscopio electrónico:
El primer microscopio óptico fue diseñado por Antoa Van Leeuwenhock en el año 1675 y fue considerado como un juguete científico al que se le dio el nombre de "vidrio de mosca" ya que primariamente se usaba para observar insectos. Posteriormente el microscopio óptico fue recibiendo notables mejoras. El microscopio electrónico es el resultado de diversos experimentos y concepciones teóricas. Tiene su origen en los experimentos de Sir J. J. Thomson quien estudió los rayos catódicos en tubos con gases enrarecidos. En el año 1924 de Broglie propuso su teoría de la naturaleza ondulatoria de las partículas materiales. Después (de unos años Busch demostró que un rayo de electrones atravesando un campo magnético o eléctrico converge al foco y basándose en esto construyó la primera lente magnética en 1926. Davisson y Thomson compartieron el premio Nobel por el descubrimiento de la difracción del electrón. Padre e hijo J. J. Thomson y G. P. Thomson jugaron un papel fundamental en la historia del desarrollo del microscopio electrónico. Las propiedades de una partícula cargada con electrones fueron explotadas por Knoll y Ruska y construyeron el primer microscopio electrónico de lente magnética, utilizando un rayo de 60.000 voltios y obteniendo imágenes sobre una pantalla fluorescente. Las primeras microfotografías de materiales biológicos fueron conseguidas por Marton en 1934. En la actualidad, se dispone de un número considerable de microscopios, que pueden clasificarse fundamentalmente en dos grupos:
Microscopios 6pticos.
Microscopios electrónicos de transmisión y de barrido.
Utilización de la técnica de difracción de electrones
La Difracción de electrones es frecuentemente utilizada en física y química de sólidos para estudiar la estructura cristalina de los sólidos. Estos experimentos se realizan normalmente utilizando un microscopio electrónico por transmisión (MET o TEM por sus siglas en inglés), o un microscopio electrónico por escaneo (MES o SEM por sus siglas en inglés), como el utilizado en la difracción de electrones por retrodispersión. En estos instrumentos, los electrones son acelerados mediante un potencial electrostático, para así obtener la energía deseada y disminuir su longitud de onda antes de que este interactúe con la muestra en estudio.
La estructura periódica de un sólido cristalino actúa como una rejilla de difracción, dispersando los electrones de una manera predecible. A partir del patrón de difracción observado es posible deducir la estructura del cristal que produce dicho patrón de difracción. Sin embargo, esta técnica está limitada por el problema de fase.
Aparte del estudio de los cristales, la difracción de electrones es también una técnica útil para el estudio de sólidos amorfos, y la geometría de las moléculas gaseosas.
Esquema del experimento de Davisson y Germer
Experimento de Davisson y Germer
En 1927 Davisson y Germer observaron que un cristal de níquel produce una dispersión de electrones similar a la que se obtendría con rayos X dispersados por el mismo cristal. Para que se vean las propiedades ondulatorias de los electrones, se requiere que su λ sea del orden de la red cristalina, es decir A= 10 8 cm que es una λ similar a la de los rayos X suaves.
Como: λ =h =h2
Donde V es el potencial de aceleración
Si lanzamos los electrones perpendicularmente a la superficie del cristal (de modo que Ileguen a ella frentes de onda planos); los átomos superficiales del cristal dispersarán a los electrones en todas direcciones y la onda resultante, Que describe la dispersión, será diferente de cero solo en las direcciones en que se produce interferencia constructiva. La condición para que esto ocurra se obtiene cuando la diferencia de caminos reflejados sea un múltiplo entero de λ.
La longitud de onda λ medida de esta fórmula por Davisson y Germer resultó coincidir con la predicha por De Broglie.

 
donde λ es la longitud de onda de la luz, n el índice de refracción del material donde se encuentra el objeto y a la semiapertura numérica. Cuando dos puntos emisores se encuentran muy próximos (Fig.2) las intensidades de ambos en la imagen final se solapan. Así, la resolución de un sistema óptico se define como la distancia entre los máximos cuando la intensidad máxima de un punto coincide con el primer mínimo del otro punto. Como se puede deducir de la expresión [1], la resolución no depende de ninguna propiedad de la lente a excepción de a.
 
Esquema de un microscopio electrónico:
(1) carcasa, (2) emisor de electrones, (3) electrones, (4) cátodo, (5) ánodo, (6) Lente condensador, (7) muestra analizada, (8) Lente objetivo, (9) Lente proyector, (10) Detector (sensor o película fotográfica).
Por último, indicar que el poder de resolución (δ0 ) dependerá también de la aberración esférica de las lentes electromagnéticas (Cs), de forma que:

donde B es una constante cuyo valor se encuentra comprendido entre 0'43 y 0'56. Para 100 kV, δ0