Microscopio atómico Similitudes y diferencias del principio de formación de imágenes del microscopio óptico
Basado en el concepto de la óptica electrónica, un microscopio electrónico es un dispositivo que visualiza los detalles intrincados de las sustancias en aumentos extremadamente altos utilizando haces de electrones y lentes de electrones en lugar de haces de luz y lentes ópticas.
La distancia más corta que un microscopio electrónico puede salvar entre dos puntos vecinos se utiliza para describir su poder de resolución. La resolución de los microscopios electrónicos de transmisión en la década de 1970 era de aproximadamente 0,3 nanómetros (el poder de resolución del ojo humano es de aproximadamente 0,1 milímetros). Ahora que el aumento máximo del microscopio electrónico supera los 3 millones de veces, en comparación con el aumento máximo del microscopio óptico de solo unas 2000 veces, es posible observar directamente los átomos de algunos metales pesados y las redes atómicas ordenadas en los cristales utilizando el microscopio electrónico.
Cuando los científicos alemanes Knorr-Bremse y Ruska modificaron un osciloscopio de alto voltaje con una fuente de electrones de descarga de cátodo frío y tres lentes de electrones en 1931, pudieron obtener una imagen que se amplió más de diez veces, lo que confirmó la viabilidad de las imágenes ampliadas. utilizando un microscopio electrónico. Después de los avances de Ruska, el poder de resolución del microscopio electrónico alcanzó los 50 nanómetros en 1932, casi 10 veces más que el microscopio óptico en ese momento. Como resultado, la gente empezó a prestar más atención al microscopio electrónico.
Para corregir la asimetría rotacional de la lente electrónica, Hill en los Estados Unidos utilizó un astigmatizador en la década de 1940. Esta innovación ayudó a que el poder de resolución del microscopio electrónico avanzara y eventualmente alcanzara el nivel actual. En 1958 se creó con éxito en China un microscopio electrónico de transmisión con una resolución de 3 nanómetros, y en 1979 se produjo allí un gran microscopio electrónico con una resolución de 0,3 nanómetros.
Aunque el poder de resolución del microscopio electrónico es mucho mayor que el del microscopio óptico, es un desafío observar seres vivos porque el microscopio electrónico debe operar en el vacío y la irradiación del haz de electrones causará daño por radiación a las muestras biológicas. También es necesario seguir investigando cómo mejorar el brillo del cañón de electrones y el calibre de la lente de electrones, entre otras cosas.
Una medida esencial de la microscopía electrónica es el poder de resolución, que depende del ángulo del cono incidente y de la longitud de onda del haz de electrones a medida que atraviesa el material. Mientras que la longitud de onda de los haces de electrones se correlaciona con el voltaje de aceleración, la longitud de onda de la luz visible varía de 300 a 700 nanómetros. La longitud de onda del haz de electrones es aproximadamente de 0,0053 a 0,0037 nanómetros cuando el voltaje de aceleración es de 50 a 100 kV. Incluso si el ángulo del cono del haz de electrones es solo el 1 por ciento del del microscopio óptico, el poder de resolución del microscopio electrónico sigue siendo significativamente mayor que el del microscopio óptico porque la longitud de onda del haz de electrones es mucho más corta que la longitud de onda. de luz visible.
