Ventajas de la microscopía electrónica sobre la microscopía óptica.
Un microscopio electrónico es un instrumento que utiliza haces de electrones y lentes de electrones en lugar de haces de luz y lentes ópticas basándose en los principios de la óptica electrónica para obtener imágenes de la estructura fina de la materia con un aumento muy alto.
El poder de resolución de un microscopio electrónico se expresa por la pequeña distancia entre dos puntos adyacentes que puede resolver. En la década de 1970, la resolución de los microscopios electrónicos de transmisión era de aproximadamente 0.3 nanómetros (el poder de resolución del ojo humano es de aproximadamente 0,1 milímetros). Hoy en día, el aumento máximo de los microscopios electrónicos supera los 3 millones de veces, mientras que el aumento máximo de los microscopios ópticos es de aproximadamente 2,000 veces. Por lo tanto, los átomos de ciertos metales pesados y la red atómica ordenada en los cristales se pueden observar directamente a través de microscopios electrónicos.
Aunque el poder de resolución de los microscopios electrónicos es mucho mejor que el de los microscopios ópticos, los microscopios electrónicos deben funcionar en condiciones de vacío, por lo que es difícil observar organismos vivos y la irradiación de haces de electrones también puede causar daños por radiación a las muestras biológicas. También es necesario seguir estudiando otras cuestiones, como la mejora del brillo del cañón de electrones y la calidad de la lente de electrones.
El poder de resolución es un indicador importante de un microscopio electrónico, que está relacionado con el ángulo del cono incidente y la longitud de onda del haz de electrones que pasa a través de la muestra. La longitud de onda de la luz visible es de aproximadamente 300 a 700 nanómetros, y la longitud de onda del haz de electrones está relacionada con el voltaje de aceleración. Cuando el voltaje de aceleración es de 50 a 100 kilovoltios, la longitud de onda del haz de electrones es de aproximadamente 0,0053 a 0,0037 nanómetros. Dado que la longitud de onda del haz de electrones es mucho menor que la longitud de onda de la luz visible, incluso si el ángulo del cono del haz de electrones es sólo el 1% del del microscopio óptico, el poder de resolución del microscopio electrónico sigue siendo muy superior al del microscopio óptico.
El microscopio electrónico consta de tres partes: tubo de lente, sistema de vacío y gabinete de alimentación. El cilindro de la lente incluye principalmente componentes como un cañón de electrones, una lente de electrones, un soporte para muestras, una pantalla fluorescente y un mecanismo de cámara. Estos componentes suelen ensamblarse formando un cilindro de arriba a abajo; el sistema de vacío consta de una bomba de vacío mecánica, una bomba de difusión, una válvula de vacío, etc., y se bombea a través de la tubería de gas que está conectada al tubo de la lente; el gabinete de potencia se compone de un generador de alto voltaje, un estabilizador de corriente de excitación y varias unidades de control de ajuste.
La lente electrónica es un componente importante del cilindro del microscopio electrónico. Utiliza un campo eléctrico espacial o campo magnético que es simétrico al eje del barril para doblar la trayectoria del electrón hacia el eje y formar un foco. Su función es similar a la de una lente convexa de vidrio para enfocar el haz, por eso se llama lente de electrones. . La mayoría de los microscopios electrónicos modernos utilizan lentes electromagnéticas. El fuerte campo magnético generado por una corriente de excitación CC muy estable que pasa a través de una bobina con zapatas polares enfoca los electrones.
El cañón de electrones es un componente compuesto por un cátodo caliente de filamento de tungsteno, una rejilla y un cátodo. Puede emitir y formar haces de electrones con velocidad uniforme, por lo que se requiere que la estabilidad del voltaje de aceleración sea al menos una diezmilésima.
Los microscopios electrónicos se pueden dividir en microscopios electrónicos de transmisión, microscopios electrónicos de barrido, microscopios electrónicos de reflexión y microscopios electrónicos de emisión según sus estructuras y usos. Los microscopios electrónicos de transmisión se utilizan a menudo para observar estructuras diminutas de materiales que no se pueden distinguir con microscopios comunes; los microscopios electrónicos de barrido se utilizan principalmente para observar la morfología de superficies sólidas y también se pueden combinar con difractómetros de rayos X o espectrómetros de energía electrónica para formar microsondas electrónicas que se utilizan para el análisis de la composición de materiales; Los microscopios electrónicos de emisión se utilizan para el estudio de superficies de electrones autoemisores.
