¿Cómo funciona un microscopio electrónico?

Por Alex Ilitchev

Explorar el mundo invisible con microscopios electrónicos

Desde la aparición de la microscopía electrónica en la década de 1930, esta revolucionaria tecnología nos ha permitido captar progresivamente información a escala micro, nanométrica e incluso atómica, superando las limitaciones de la microscopía óptica y revelando la maquinaria oculta que subyace a toda la materia.

Los microscopios electrónicos modernos pueden visualizar claramente filas y columnas de átomos discretos en materiales cristalinos y reproducir estructuras tridimensionales de proteínas hasta las moléculas de agua individuales coordinadas. Estos detalles han permitido innumerables avances en la ciencia de los materiales y la biología, entre otros campos, y han contribuido a nuestra comprensión de los fenómenos a macroescala con conocimientos moleculares y atomísticos.

Con todas las imágenes esclarecedoras y a menudo bellas que produce la microscopía electrónica, es posible que se pregunte: ¿cómo funciona un microscopio electrónico? En este blog exploraremos los componentes básicos de un microscopio electrónico y le ayudaremos a familiarizarse con esta apasionante tecnología.

Diagrama de un microscopio electrónico de barrido.

Componentes de un microscopio electrónico

En general, un microscopio electrónico moderno tiene varios componentes clave: la fuente de electrones, las lentes electromagnéticas y uno o más detectores de electrones. El microscopio comienza generando un haz concentrado de electrones desde la fuente, que es canalizado por las lentes hacia la muestra. Una vez que los electrones del haz interactúan con la muestra, se reflejan o la atraviesan, si es lo suficientemente fina. El detector se coloca para capturar estos electrones reflejados o transmitidos, que transportan diversos detalles sobre la muestra debido a su interacción.

Fuente de electrones

Existen varios tipos de fuentes de electrones, clasificadas a grandes rasgos como fuentes termoiónicas o de emisión de campo. Las fuentes termoiónicas calientan un filamento o cristal utilizando una corriente aplicada hasta que hay suficiente energía para emitir electrones. Las fuentes de emisión de campo aplican un fuerte campo electrostático a una punta metálica afilada (tungsteno), y la concentración de energía en el borde de la punta provoca la eyección de electrones. La elección de una fuente termoiónica frente a una de emisión de campo depende en gran medida del coste y de la calidad de imagen necesaria.

Ilustración simplificada de la estructura de una lente electromagnética.

Lentes electromagnéticas

Al igual que las lentes de cristal enfocan y dirigen la luz en un microscopio óptico, las lentes electromagnéticas controlan el flujo de electrones a través del microscopio. Una lente electromagnética consta de una serie de bobinas eléctricas paralelas que producen un campo magnético. Éstas están conectadas a piezas polares, cilindros metálicos huecos que enfocan el campo magnético cerca del haz de electrones. Los electrones son atraídos por el campo a través del centro de la pieza polar.

Detector de electrones

Los detectores han evolucionado considerablemente a lo largo de la historia de los microscopios electrónicos. Originalmente, los electrones se detectaban haciéndolos interactuar directamente con la película de la cámara, que responde de forma similar tanto a los electrones como a los fotones. Hoy en día, la mayoría de los microscopios electrónicos utilizan en su lugar una cámara digital, ya sea con un centelleador que emite luz o con un detector directo de electrones. La resolución se interpreta por píxel del detector, y algunos detectores alcanzan los 4k x 4k píxeles físicos (o 16 millones de píxeles en total).

Funcionamiento conjunto de los componentes del microscopio electrónico

La naturaleza de los microscopios electrónicos modernos requiere la gestión a través de un ordenador externo que ejecute un software de control. Lo ideal es que éste coordine y supervise la fuente, las lentes y los detectores para optimizar la obtención de imágenes y datos. Algunos software de control integrados pueden incluso ofrecer automatización, lo que permite recopilar una gran cantidad de datos de forma desatendida.

Esperamos que esto le haya proporcionado una visión general del funcionamiento de un microscopio electrónico, así como de sus componentes. Si desea saber más sobre microscopios electrónicos, como la diferencia entre microscopios electrónicos de transmisión y de barrido, consulte algunos de nuestros otros blogs educativos de la serie Microscopía 101:

– Anatomía de un microscopio electrónico

– ¿Cómo se hace un haz de electrones? – Fundamentos de la fuente de electrones

– TEM vs SEM: ¿Cuál es la diferencia?

Para obtener aún más recursos educativos, visite nuestro Centro de Aprendizaje de Microscopía Electrónica >>