Monografias.com > Tecnología
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

El Microscopio




Enviado por Osmel Alvarez



  1. Cronología del desarrollo del
    microscopio
  2. Historia del microscopio
  3. Partes
  4. Microscopio compuesto
  5. Microscopio de luz
    ultravioleta
  6. Microscopio de fluorescencia
  7. Microscopio
    petrográfico
  8. Microscopio de luz
    polarizada
  9. Microscopio
    electrónico
  10. Microscopio virtual

Cronología
del
desarrollo del microscopio

• 1590: con posterioridad, algunos
autores (Pierre Borel 1620 – 1671 o 1628 – 1689 y Willem Boreel
1591 – 1668) reivindican que en esta fecha los fabricantes
holandeses de anteojos, Hans Janssen y su hijo Zacharias Janssen
inventaron un microscopio compuesto, pero este hecho no se ha
podido verificar.

• 1609: Galileo Galilei desarrolla un occhiolino o
microscopio compuesto de una lente convexa y una
cóncava.

• 1612: Galileo presenta el occhiolino
al rey de Polonia Segismundo III.

• 1619: Cornelius Drebbel (1572 – 1633) presenta en
Londres, un microscopio compuesto de dos lentes
convexas.

• c.1622: Drebbel presenta su invento
en Roma.

• 1624: Galileo presenta su occhiolino al
Príncipe Federico Cesi, fundador de la Academia de los
Linces).

• 1625: Giovanni Faber de Bamberg (1574 – 1629),
miembro de la Academia de los Linces, acuña la palabra
microscopio por analogía con telescopio.

• 1665: Robert Hooke publica Micrographia, una
colección de micrografías biológicas.
Acuña la palabra célula para las estructuras que
descubre en una corteza de corcho.

• 1674: Anton van Leeuwenhoek inventa
el microscopio simple.

• 1931: Ernst Ruska y Max Knoll construyen el
primer microscopio electrónico.

• 1965: se desarrolla el primer
microscopio electrónico de barrido.

• 1981: Gerd Binnig y Heinrich Rohrer desarrollan
el microscopio de efecto túnel.

• 1985 Binnig y Rohrer desarrollan el
microscopio de fuerza atómica.

Historia del
microscopio

El microscopio fue inventado hacia los años 1610,
por Galileo Galilei, según los italianos, o por Zacharias
Janssen, en opinión de los holandeses. En

1628 aparece en la obra de William Harvey sobre la
circulación sanguínea al observar al microscopio
los capilares sanguíneos y Robert Hooke publica su obra
Micrographia.

En 1665 Hooke observó con un microscopio un
delgado corte de corcho y notó que el material era poroso,
en su conjunto, formaban cavidades poco profundas a modo de
celditas a las que llamó células. Se trataba de la
primera observación de células muertas. Unos
años más tarde, Malpighi, anatomista y
biólogo italiano, observó células vivas. Fue
el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.

A mediados del siglo XVII un holandés, Anthony
van Leeuwenhoek, utilizando microscopios simples de
fabricación propia, describió por primera vez
protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos rojos. El
microscopista Leeuwenhoek, sin ninguna preparación
científica, puede considerarse el fundador de la
bacteriología. Tallaba él mismo sus lupas sobre
pequeñas esferas de cristal, cuyos diámetros no
alcanzaban el milímetro (su campo de visión era muy
limitado, de décimas de milímetro). Con estas
pequeñas distancias focales alcanzaba los 275 aumentos.
Observó los glóbulos de la sangre, las bacterias y
los protozoos; examinó por primera vez los glóbulos
rojos y descubrió que el semen contiene espermatozoides.
Durante su vida no reveló sus métodos secretos y a
su muerte, en 1723, 26 de sus aparatos fueron cedidos a la Royal
Society de Londres.

Durante el siglo XVIII continuó el progreso y se
lograron objetivos acromáticos por asociación de
vidrios flint y crown obtenidos en 1740 por H. M. Hall y
mejorados por John Dollond. De esta época son los estudios
efectuados por Isaac Newton y Leonhard Euler. En el siglo XIX, al
descubrirse que la dispersión y la refracción se
podían modificar con combinaciones adecuadas de dos o
más medios ópticos, se lanzan al mercado objetivos
acromáticos excelentes.

Durante el siglo XVIII el microscopio tuvo diversos
adelantos mecánicos que aumentaron su estabilidad y su
facilidad de uso, aunque no se desarrollaron por el momento
mejoras ópticas. Las mejoras más importantes de la
óptica surgieron en 1877, cuando Ernst Abbe publicó
su teoría del microscopio y, por encargo de Carl Zeiss,
mejoró la microscopía de inmersión
sustituyendo el agua por aceite de cedro, lo que permite obtener
aumentos de

2000. A principios de los años 1930
se había alcanzado el límite teórico para
los microscopios ópticos, no consiguiendo éstos
aumentos superiores a 500X o

1000X. Sin embargo, existía un deseo
científico de observar los detalles de estructuras
celulares (núcleo, mitocondria, etc.).

El microscopio electrónico de transmisión
(TEM) fue el primer tipo de microscopio electrónico
desarrollado. Utiliza un haz de electrones en lugar de luz para
enfocar la muestra consiguiendo aumentos de 100.000X. Fue
desarrollada por Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania en 1931.
Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio
electrónico de barrido (SEM).

Concepto de Microscopio: es un
instrumento que permite observar objetos que son demasiado
pequeños para ser vistos a simple vista.

• Tipos de Microscopio

a. Simple: es aquel que solo utiliza un lente de
aumento. Es el microscopio más básico. El ejemplo
más clásico es la lupa. El microscopio
óptico estándar utiliza dos sistemas de lentes
alineados.

El objeto por observar se coloca entre el foco y la
superficie de la lente, lo que determina la formación de
una imagen virtual, derecha y mayor cuanto mayor sea el poder
dióptrico del lente y cuanto más alejado
esté el punto próximo de la visión
nítida del sujeto.

El holandés Antony van Leeuwenhoek
construyó microscopios muy eficaces basados en una sola
lente. Esos microscopios no padecían las aberraciones que
limitaban tanto la eficacia de los primeros microscopios
compuestos, como los empleados por Robert Hooke, y
producían una ampliación de hasta 300 veces;
gracias a ellos Leeuwenhoek fue capaz incluso de describir por
primera vez las bacterias.

Monografias.com

b. Óptico: es un microscopio basado
en lentes ópticos. También se le conoce como
microscopio de luz, (que utiliza luz o "fotones") o microscopio
de campo claro. El desarrollo de este aparato suele asociarse con
los trabajos de Anton van Leeuwenhoek. Los microscopios de
Leeuwenhoek constaban de una única lente pequeña y
convexa, montada sobre una plancha, con un mecanismo para sujetar
el material que se iba a examinar (la muestra o
espécimen). Este uso de una única lente convexa se
conoce como microscopio simple, en el que se incluye la lupa,
entre otros aparatos ópticos.

i.
Partes

Monografias.com

A. Ocular: lente situada cerca del ojo del observador.
Capta y amplia la imagen formada en los objetivos.

B. Objetivo: lente situada cerca de la
preparación. Amplía la imagen de ésta, lo
que significa que es muy importante este elemento del
microscopio, es un elemento vital que permite ver a través
de los oculares

C. Portador de Objetos: es donde se colocan
las muestras.

D. Lentes de iluminación: es por donde ingresa la
luz que permite ver las muestras.

E. Sujeción de objetos: es la que
sujeta los objetos donde están las muestras, esto para que
estén firmes y no se muevan.

F. Espejo de Iluminación: es aquel
que refleja la luz que permite ver las muestras

MICROSCOPIO
COMPUESTO.

Es un microscopio óptico que tiene más de
una lente de objetivo. Los microscopios compuestos se utilizan
especialmente para examinar objetos transparentes, o cortados en
láminas tan finas que se transparentan. Se emplea para
aumentar o ampliar las imágenes de objetos y organismos no
visibles a simple vista. El microscopio óptico
común está conformado por tres sistemas:

• El sistema mecánico
está constituido por una palanca que sirve para sostener,
elevar y detener los instrumentos a observar.

La parte mecánica del microscopio comprende el
pie, el tubo, el revólver, el asa, la platina, el carro y
el tornillo micrométrico. Estos elementos sostienen la
parte óptica y de iluminación; además,
permiten los desplazamientos necesarios para el enfoque del
objeto.

o El pie y soporte: Constituye la base sobre la que se
apoya el microscopio y tiene por lo general forma de Y o bien es
rectangular.

o La columna o brazo: llamada también asa, es una
pieza en forma de C, unida a la base por su parte inferior
mediante una charnela, permitiendo la inclinación del tubo
para mejorar la captación de luz cuando se utilizan los
espejos. Sostiene el tubo en su porción superior y por el
extremo inferior se adapta al pie.

o El tubo: tiene forma cilíndrica y está
ennegrecido internamente para evitar los reflejos de la luz. En
su extremidad superior se colocan los oculares y en el extremo
inferior el revólver de objetivos. El tubo se encuentra
unido a la parte superior de la columna mediante un sistema de
cremalleras, las cuales permiten que el tubo se mueva mediante
los tornillos.

o El tornillo macrométrico: girando este
tornillo, asciende o desciende el tubo del microscopio,
deslizándose en sentido vertical gracias a un mecanismo de
cremallera. Estos movimientos largos permiten el enfoque
rápido de la preparación.

o El tornillo micrométrico: mediante el ajuste
fino con movimiento casi imperceptible que produce al deslizar el
tubo o la platina, se logra el enfoque exacto y nítido de
la preparación. Lleva acoplado un tambor graduado en
divisiones de 0,001 mm., que se utiliza para precisar sus
movimientos y puede medir el espesor de los objetos.

o La platina: es una pieza metálica plana en la
que se coloca la preparación u objeto que se va a
observar. Presenta un orificio, en el eje óptico del tubo,
que permite el paso de los rayos luminosos a la
preparación. La platina puede ser fija, en cuyo caso
permanece inmóvil; en otros casos puede ser giratoria; es
decir, mediante tornillos laterales puede centrarse o producir
movimientos circulares.

o Las pinzas: son dos piezas metálicas que sirven
para sujetar la preparación. Se encuentran en la
platina.

o Carro móvil: es un dispositivo que consta de
dos tornillos y está colocado sobre la platina, que
permite deslizar la preparación con movimiento ortogonal
de adelante hacia atrás y de derecha a
izquierda.

o El revólver: es una pieza giratoria provista de
orificios en los que se enroscan los objetivos. Al girar el
revólver, los objetivos pasan por el eje del tubo y se
colocan en posición de trabajo, lo que se nota por el
ruido de un piñón que lo fija.

• El sistema de iluminación comprende un
conjunto de instrumentos, dispuestas de tal manera que producen
las ranuras de luz. Este sistema tiene como finalidad dirigir la
luz natural o artificial de tal manera que ilumine la
preparación u objeto que se va a observar en el
microscopio de la manera adecuada. Comprende los siguientes
elementos:

o Fuente de iluminación: se trata
clásicamente de una lámpara incandescente de
tungsteno sobrevoltada; en versiones más modernas con
leds. Por delante de ella se sitúa un condensador (una
lente convergente) e, idealmente, un diafragma de campo, que
permite controlar el diámetro de la parte de la
preparación que queda iluminada, para evitar que exceda el
campo de observación produciendo luces
parásitas.

o El espejo: necesario si la fuente de
iluminación no está construida dentro del
microscopio y ya alineada con el sistema óptico, como
suele ocurrir en los microscopios modernos. Suele tener dos
caras: una cóncava y otra plana. Goza de movimientos en
todas las direcciones. La cara cóncava se emplea de
preferencia con iluminación artificial, y la plana, para
natural (luz solar). Los modelos más modernos no poseen
espejos sino una lámpara que cumple la misma
función que el espejo.

o Condensador: está formado por un sistema de
lentes, cuya finalidad es concentrar los rayos luminosos sobre el
plano de la preparación, formando un cono de luz con el
mismo ángulo que el del campo del objetivo. El condensador
se sitúa debajo de la platina y su lente superior es
generalmente planoconvexa, quedando la cara superior plana en
contacto con la preparación cuando se usan objetivos de
gran abertura (los de mayor ampliación); existen
condensadores de inmersión, que piden que se llene con
aceite el espacio entre esa lente superior y la
preparación. La abertura numérica máxima del
condensador debe ser al menos igual que la del objetivo empleado,
o no se logrará aprovechar todo su poder separador. El
condensador puede deslizarse verticalmente sobre un sistema de
cremallera mediante un tornillo, bajándose para su uso con
objetivos de poca potencia

o Diafragma: el condensador está provisto de un
diafragma-iris, que regula su abertura para ajustarla a la del
objetivo. Puede emplearse, de manera irregular, para aumentar el
contraste, lo que se hace cerrándolo más de lo que
conviene si se quiere aprovechar la resolución del sistema
óptico

• El sistema óptico comprende las partes del
microscopio permiten un aumento de los objetos que se pretenden
observar mediante filtros llamados "de antigel
subsecuente"

El sistema óptico es el encargado de reproducir y
aumentar las imágenes mediante el conjunto de lentes que
lo componen. Está formado por el ocular y los objetivos.
El objetivo proyecta una imagen de la muestra que el ocular luego
amplía.

• El ocular: se encuentra situado en la parte
superior del tubo. Su nombre se debe a la cercanía de la
pieza con el ojo del observador. Tiene como función
aumentar la imagen formada por el objetivo. Los oculares son
intercambiables y sus poderes de aumento van desde 5X hasta 20X.
Existen oculares especiales de potencias mayores a 20X y otros
que poseen una escala micrométrica; estos últimos
tienen la finalidad de medir el tamaño del objeto
observado.

• Los objetivos: se disponen en una pieza giratoria
denominada revólver y producen el aumento de las
imágenes de los objetos y organismos, y, por tanto, se
hallan cerca de la preparación que se examina. Los
objetivos utilizados corrientemente son de dos tipos: objetivos
secos y objetivos de inmersión.

o Los objetivos secos se utilizan sin necesidad de
colocar sustancia alguna entre ellos y la preparación. En
la cara externa llevan una serie de índices que indican el
aumento que producen, la abertura numérica y otros datos.
Así, por ejemplo, si un objetivo tiene estos datos: plan
40/0,65 y 160/0,17, significa que el objetivo es
planacromático, su aumento 40 y su apertura
numérica 0,65, calculada para una longitud de tubo de 160
mm. El número de objetivos varía con el tipo de
microscopio y el uso a que se destina. Los aumentos de los
objetivos secos más frecuentemente utilizados son: 4X,
10X, 20X, 40X y 60X.

o El objetivo de inmersión
está compuesto por un complicado sistema de lentes. Para
observar a través de este objetivo es necesario colocar
una gota de aceite de cedro entre el objetivo y la
preparación, de manera que la lente frontal entre en
contacto con el aceite de cedro. Generalmente, estos objetivos
son de 100X y se distingue por uno o dos círculos o
anillos de color negro que rodea su extremo inferior

Monografias.com

Microscopio de
luz ultravioleta

Microscopio de luz fluorescencia La lente, que
habitualmente es de vidrio es sustituida por lentes de cuarzo y
la iluminación se produce por unas lámparas de
mercurio. No usa filtros y se observa en placas
fotográficas. La variedad de fluorescencia, si usa
filtros, y la observación es directa.

Microscopio de luz ultravioleta – La
imagen en el microscopio de luz ultravioleta depende de la
absorción de esa luz por las moléculas de la
muestra. La fuente de luz ultravioleta tiene una longitud de onda
de 200 nm, por lo tanto puede alcanzar una resolución de
100 nm. La microscopia ultravioleta no es muy diferente del
funcionamiento de un espectrofotómetro pero sus resultados
son registrados en fotografías. La muestra no se puede
observar directamente a través del ocular porque la luz
ultravioleta puede dañar la retina. El método sirve
para detectar ácidos nucleicos, proteínas que
contienen determinados aminoácidos. Mediante longitudes de
ondas específicas para la iluminación se puede
obtener mediciones espectrofotométricas para cuantificar
el DNA y el RNA de cada célula.

El microscopio de luz ultravioleta utiliza el rango
ultravioleta del espectro luminoso en lugar del rango visible,
bien para aumentar la resolución con una longitud de onda
menor o para mejorar el detalle absorbiendo selectivamente
distintas longitudes de onda de la banda ultravioleta. Dado que
el vidrio no transmite las longitudes de onda más cortas
de la luz ultravioleta, los elementos ópticos de estos
microscopios están hechos con cuarzo, fluorita o sistemas
de espejos aluminizados. Además, dado que la
radiación ultravioleta es invisible, la imagen se muestra
con fosforescencia (véase Luminiscencia), en
fotografía o con un escáner electrónico. El
microscopio de luz ultravioleta se utiliza en la
investigación científica.

Microscopio de
fluorescencia

Monografias.com

El microscopio de fluorescencia Olympus BX61, acoplado
con una cámara digital

El microscopio de fluorescencia es una variación
del microscopio de luz ultravioleta en el que los objetos son
iluminados por rayos de una determinada longitud de onda. La
imagen observada es el resultado de la radiación
electromagnética emitida por las moléculas que han
absorbido la excitación primaria y reemitido una luz con
mayor longitud de onda. Para dejar pasar sólo la
emisión secundaria deseada, se deben colocar filtros
apropiados debajo del condensador y encima del objetivo. Se usa
para detectar sustancias con autofluorescencia (vitamina A) o
sustancias marcadas con fluorocromos

Microscopio
petrográfico

Monografias.com

Microscopio petrográfico antiguo del Museo
Geominero de Madrid.

• EL MICROSCOPIO PETROGRÁFICO O DE
POLARIZACIÓN: se utiliza para identificar y estimar
cuantitativamente los componentes minerales de las rocas
ígneas y las rocas metamórficas Cuenta con un
prisma de Nicol u otro tipo de dispositivo para polarizar la luz
que pasa a través del espécimen examinado
(véase Óptica: Polarización de la luz). Otro
prisma Nicol o analizador que determina la polarización de
la luz que ha pasado a través del espécimen. El
microscopio tiene un soporte giratorio que indica el cambio de
polarización acusado por el espécimen.

• EL MICROSCOPIO DE CAMPO OSCURO: utiliza un haz
enfocado de luz muy intensa en forma de un cono hueco concentrado
sobre el espécimen. El objeto iluminado dispersa la luz y
se hace así visible contra el fondo oscuro que tiene
detrás, como las partículas de polvo iluminadas por
un rayo de sol que se cuela en una habitación cerrada. Por
ello las porciones transparentes del espécimen quedan
oscuras, mientras que las superficies y partículas se ven
brillantes, por la luz que reciben y dispersan en todas las
direcciones, incluida la del eje óptico que conecta el
espécimen con la pupila del observador. Esta forma de
iluminación se utiliza para analizar elementos
biológicos transparentes y sin pigmentar, invisibles con
iluminación normal, sin fijar la muestra, es decir, sin
matarla. También es bastante utilizado en la
observación de muestras metalográficas para la
observación de detalles en superficies con alta
reflectancia.

El objetivo recibe la luz dispersa o refractada por las
estructuras del espécimen. Para lograrlo, el microscopio
de campo oscuro está equipado con un condensador especial
que ilumina la muestra con luz fuerte indirecta. En consecuencia
el campo visual se observa detrás de la muestra como un
fondo oscuro sobre el cual aparecen pequeñas
partículas brillantes de la muestra que reflejan parte de
la luz hacia el objetivo.

• MICROSCOPIO DE CONTRASTE DE FASES: permite
observar células sin colorear y resulta especialmente
útil para células vivas. Este aprovecha las
pequeñas diferencias de los índices de
refracción en las distintas partes de una célula y
en distintas partes de una muestra de tejido. La luz que pasa por
regiones de mayor índice de refracción experimenta
una deflexión y queda fuera de fase con respecto al haz
principal de ondas de luz que pasaron la muestra. Aparea otras
longitudes de onda fuera de fase por medio de una serie de
anillos ópticos del objetivo y del condensador, anula la
amplitud de la porción fuera de fase inicial del haz de
luz y produce un contraste útil sobre la imagen. Las
partes oscuras de la imagen corresponden a las porciones densas
del espécimen; las partes claras de la imagen corresponden
a porciones menos densas. Por lo tanto estos microscopios se
utilizan para observar células vivas, tejidos vivos y
cortes semifinos no coloreados.

Dos modificaciones del microscopio de fase son el
microscopio de interferencia y el microscopio de interferencia
diferencial.

Su inventor fue el físico neendalés Frits
Zernike que junto al método de contraste de gases le
valió para ganar el Premio Nobel de Física en
1953.

Microscopio de
luz polarizada

Monografias.com

Microscopio de luz polarizada usado para el
estudio de secciones delgadas de roca en
petrografía.

MICROSCOPIOS DE LUZ POLARIZADA: son microscopios a los
que se les han añadido dos polarizadores (uno entre el
condensador y la muestra y el otro entre la muestra y el
observador). El material que se usa para ello es un cristal de
cuarzo y un cristal de Nicol, dejando pasar únicamente la
luz que vibra en un único plano (luz polarizada). Esta luz
produce en el campo del microscopio claridad u oscuridad,
según que los dos nicoles estén paralelos o
cruzados.

Algunos compuestos inorgánicos responden al
efecto de la luz, éstos tienen un alto grado de
orientación molecular (sustancias anisótropas), que
hace que la luz que los atraviesa pueda hacerlo en determinados
planos vibratorios atómicos.

El prisma de Nicol permite el paso de luz en un solo
plano, así el cuarzo gira la posición de
polarización, facilitando la identificación de
sustancias que extinguen la luz. Al fenómeno de
extinción de luz causado por estos planos atómicos
y orientaciones moleculares se llama birrefringencia.

Este tipo de microscopio se usa para poder identificar
mejor sustancias cristalinas o fibrosas (como el citoesqueleto),
sustancia amiloide, asbesto, colágeno, cristales de
uratos, queratina, sílice, y otras de origen
exógeno.

El microscopio confocal es un microscopio que emplea una
técnica óptica de imagen para incrementar el
contraste y/o reconstruir imágenes tridimensionales
utilizando un "pinhole" espacial (colimador de orificio
delimitante) para eliminar la luz desenfocada o destellos de la
lente en especímenes que son más gruesos que el
plano focal.1 Esta técnica ha ido adquiriendo cada vez
mayor popularidad entre las comunidades científica e
industrial. Se aplica típicamente en las ciencias de la
vida y en la inspección de semiconductores

Microscopio
electrónico

Monografias.com

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 una capacidad de aumento
muy superior a los microscopios convencionales (hasta 2 aumentos
comparados con los de los mejores microscopios ópticos)
debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor
que la de los fotones "visibles".

El primer microscopio electrónico fue
diseñado por Ernst Ruska, Max Knoll y Jhener entre 1925 y
1930, quiénes se basaron en los estudios de Louis-Victor
de Broglie acerca de las propiedades ondulatorias de los
electrones.

Un microscopio electrónico, como el de la imagen,
funciona con un haz de electrones generados por un
cañón electrónico, acelerados por un alto
voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas (todo
ello al alto vacío ya que los electrones son absorbidos
por el aire). Los electrones atraviesan la muestra (debidamente
deshidratada) y la amplificación se produce por un
conjunto de lentes magnéticas que forman una imagen sobre
una placa fotográfica o sobre una pantalla sensible al
impacto de los electrones que transfiere la imagen formada a la
pantalla de un ordenador. Los microscopios electrónicos
sólo se pueden ver en blanco y negro, puesto que no
utilizan la luz, pero se le pueden dar colores en el ordenador.
Como se puede apreciar, su funcionamiento es semejante a un
monitor monocromático.

Limitaciones del microscopio
electrónico

• El limitado diámetro de la apertura no
permite que la información detallada alcance la imagen,
limitando de este modo la resolución.

• El contraste de amplitud (que radica en la
naturaleza corpuscular de los electrones) se debe al contraste de
difracción, provocado por la pérdida de electrones
del rayo. Es un contraste dominante en especímenes
gruesos.

• El contraste de fase (que radica en la naturaleza
ondulatoria de los electrones) se debe al contraste de
interferencia provocado por los desplazamientos en las fases
relativas de las porciones del rayo. Es un contraste dominante en
especímenes finos.

• Existen también distintas
aberraciones producidas por las lentes: astigmática,
esférica y cromática

• El problema de la función de transferencia
de contraste (CTF): la CTF describe la respuesta de un sistema
óptico a una imagen descompuesta en ondas
cuadráticas.

El material biológico presenta dos
problemas fundamentales: el entorno de vacío y la
transferencia de energía. Para resolverlos, se utilizan
distintas técnicas dependiendo del tamaño de la
muestra:

• Para muestras grandes como
órganos, tejidos o células, se utilizan tres
técnicas:

1. La fijación química o la
criofijación

2. La inclusión en resinas
(criosustitución)

3. La réplica
metálica

• Para muestras pequeñas como
complejos macromoleculares se utilizan las siguientes
técnicas:

1. La tinción negativa: los agentes de
tinción más usados son el molibdato amónico,
el fosfotungstato sódico y sales de uranio como acetato y
formiato. Todos ellos presentan las siguientes propiedades:
interactúan mínimamente con la muestra y son
estables en la interacción con los electrones, son
altamente solubles en agua, presentan una alta densidad que
favorece el contraste, tienen un punto alto de fusión,
tienen un tamaño de grano pequeño.

2. La réplica metálica: para construir la
réplica metálica se evapora el metal
(estaño), que se deposita sobre la muestra a la vez que
esta, por el vacío, se disuelve.

• Tipos de microscopios
electrónicos

o MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE
TRANSMISIÓN

El microscopio electrónico de transmisión
emite un haz de electrones dirigido hacia el objeto cuya imagen
se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son
absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una
imagen aumentada de la muestra. Para utilizar un microscopio
electrónico de transmisión debe cortarse la muestra
en capas finas, no mayores de un par de miles de
ángstroms. Los microscopios electrónicos de
transmisión pueden aumentar la imagen de un objeto hasta
un millón de veces.

o MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE
BARRIDO

En el microscopio electrónico de barrido la
muestra es recubierta con una capa de metal delgado, y es barrida
con electrones enviados desde un cañón. Un detector
mide la cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad
de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres
dimensiones, proyectados en una imagen de TV. Su
resolución está entre 3 y 20 nm, dependiendo del
microscopio. Permite obtener imágenes de gran
resolución en materiales pétreos, metálicos
y orgánicos. La luz se sustituye por un haz de electrones,
las lentes por electroimanes y las muestras se hacen conductoras
metalizando su superficie.

Aplicaciones en distintas areas

En el estudio de los circuitos integrados se suele
utilizar el microscopio electrónico debido a una curiosa
propiedad: Como el campo eléctrico modifica la trayectoria
de los electrones, en un circuito integrado en funcionamiento,
visto bajo el microscopio electrónico, se puede apreciar
el potencial al que está cada elemento del
circuito

El microscopio de iones en campo es una variedad de
microscopio que puede ser usado para visualizar la
ordenación de los átomos que forman la superficie
de la punta afilada de una aguja de metal. Fue la primera
técnica con la que se consiguió resolver
espacialmente átomos individuales. La técnica fue
desarrollada por Erwin Müller. En 1951 se publicaron por
primera vez imágenes de estructuras atómicas de
tungsteno en la revista Zeitschrift für Physik.

En la FIM, se produce una aguja de metal afilada y se
coloca en una cámara de ultra alto vacío, que
después se llena con un gas visualizador tal como el helio
o el neón. La aguja se enfría hasta alcanzar
temperaturas criogénicas (20-100 K). Luego se aplica un
voltaje positivo que va de 5.000 a 10.000 voltios sobre la punta.
Los átomos de gas absorbidos por la punta se ven ionizados
por el fuerte campo eléctrico que existe en las
proximidades de ella. La curvatura de la superficie cercana a la
punta provoca una magnetización natural; los iones son
repelidos bruscamente en dirección perpendicular a la
superficie (un efecto de "proyección de punto"). Se coloca
un detector de modo que pueda recoger esos iones repelidos; y la
imagen formada por todos los iones repelidos puede tener la
resolución suficiente como para mostrar átomos
individuales en la superficie de la punta.

Al contrario que los microscopios convencionales, donde
la resolución espacial se ve limitada por la longitud de
onda de las partículas empleadas en la
visualización, el microscopio basado en FIM funciona por
proyección y alcanza resoluciones atómicas, con una
magnificación aproximada de unos pocos millones de
aumentos.

MICROSCOPIO DE SONDA DE BARRIDO

Un microscopio de sonda de barrido (también
llamado SPM por sus siglas en inglés Scanning Probe
Microscopy) es aquel que tiene el transmisor en la parte
exequimal del lente (Objetivo 4x). Este microscopio utiliza una
sonda que recorre la superficie del objeto a estudiar.

Su uso en investigaciones científicas es el de
regular la imagen mediante un barrido de electrones haciendo que
la imagen aumente (10.000.000 nm).

MICROSCOPIO DE EFECTO TÚNEL

El microscopio de efecto túnel (Scanning
Tunneling Microscope STM) o microscopio ciego es un poderoso
instrumento que permite visualizar superficies a escala del
átomo.

Monografias.com

Su invención

Richard Feynman, premio Nobel de Física en 1965,
durante una conferencia celebrada en el Instituto de
Tecnología de California (CalTech), en 1959, titulada "Hay
mucho espacio ahí abajo", pronosticó que, tarde o
temprano, se podrían mover los átomos de manera
individual, y construir configuraciones diferentes de las que
existen en la naturaleza, y el mundo

En 1981, Heinrich Rohrer y Gerd Binnig, dos
científicos del laboratorio IBM de Zúrich, idearon
el microscopio de efecto túnel, y abrieron las puertas a
este tipo de manipulación. Debido a su invento, en 1986
fueron galardonados con el premio Nobel de
Física.

Este sistema basa su funcionamiento en un efecto
cuántico, denominado efecto túnel, que se da en
distancias menores a la milmillonésima parte de un metro
(10-9m = 1 nm, un nanómetro). El control de este tipo de
fenómeno es lo que nos permite hacer topografía de
superficies a nivel atómico.

El efecto túnel

Desde el punto de vista de la
mecánica clásica un electrón no puede
superar una barrera de potencial superior a su
energía.

Sin embargo, según la
mecánica cuántica, los electrones no están
definidos por una posición precisa, sino por una nube de
probabilidad. Esto provoca que en ciertos sistemas esta nube de
probabilidad se extienda hasta el otro lado de una barrera de
potencial. Por tanto el electrón puede atravesar la
barrera, y contribuir a generar una intensidad
eléctrica.

Esta intensidad se denomina intensidad de túnel y
es el parámetro de control que nos permite realizar la
topografía de superficie.

Este efecto cuántico aparece también en
otras ramas de la física. Gamow lo aplicó para dar
explicación a la desintegración mediante
emisión de partículas alfa en núcleos
inestables. En electrónica, hay transistores que basan
parte de su funcionamiento en el efecto túnel.

Esquema de funcionamiento de un microscopio de efecto
túnel

En una instalación cuyo fin es tomar medidas en
escala atómica es necesario que el elemento que se usa
como sonda de medida tenga una resolución de esa misma
escala. En un microscopio de efecto túnel la sonda es una
punta conductora, por ejemplo, de Wolframio. La punta se trata
para eliminar los óxidos y para que sea lo más
afilada posible. En condiciones ideales hay un solo átomo
en el extremo de la sonda.

La instalación consiste en un circuito
eléctrico en el que están incluidos la muestra y la
punta de medida. Como se ha apuntado anteriormente, el
parámetro de medida es la intensidad de corriente
túnel. Esta intensidad apenas alcanza los nanoamperios y,
además, es muy sensible tanto a la distancia, como a la
diferencia de tensión entre la punta y la muestra. Debido
a esta sensibilidad todo el sistema debe estar controlado
electrónicamente. Así, la toma de medidas y los
movimientos de la punta (realizados mediante un dispositivo
piezoeléctrico con precisiones que pueden llegar a los
0.05 nm) son controlados por el usuario, a través de las
interfases correspondientes, por ejemplo: mediante un PC de
sobremesa.

La punta no toca la muestra, sino que se queda a una
distancia equivalente a un par de átomos (del orden de
angstroms) de la superficie. El PC registra la trayectoria de la
punta y entonces se puede desplegar la información como
una imagen en escala de grises a manera de mapa de densidades o
mapa topográfico. A la imagen se le puede agregar color
sólo para mejorar el contraste y así observar mejor
los cambios detectados.

Aplicaciones

Microscopio con resolución
atómica

En esencia, el proceso consiste en realizar una
topografía a intensidad de túnel constante sobre
una zona de la superficie de la muestra. El sistema busca los
parámetros en los que es capaz de medir una intensidad de
túnel prefijada y, a partir de estos, calcula la distancia
a la que se encuentra la punta de la superficie. Repitiendo el
proceso mientras la punta recorre una determinada área de
la superficie problema se obtiene, finalmente, una imagen
relacionada con la topografía y la estructura
electrónica de dicha área.

Caracterización de dominios magnéticos a
nivel atómico

La topografía de superficies se realiza mediante
una punta de wolframio. Si cambiamos esta punta por una compuesta
por un material magnético seremos capaces de realizar
caracterizaciones de dominios magnéticos a escala
atómica. Además, debido a la especial capacidad de
algunos microscopios de trabajar a temperaturas muy bajas se
pueden realizar caracterizaciones en función de la
temperatura. Este tipo de medidas proporcionan información
adicional sobre las propiedades magnéticas de los
materiales en relación con sus características a
escala atómica, en lugar de con sus propiedades
macroscópicas.

Nanolitografía

Esta técnica permite manejar átomos sobre
superficies como elementos independientes. Las posibilidades de
esta tecnología son inmensas dado que prácticamente
se pueden crear las estructuras atómicas que se deseen, es
decir, la posibilidad de diseñar materiales "a la
carta".

En la imagen se observa un "corral" cuántico
creado mediante el desplazamiento de átomos de hierro
sobre una superficie de cobalto.

Desde 1989 Donald Eigler y Erhard Schweizer del Centro
de investigación Almaden de IBM comenzaron a utilizar el
STM para manipular átomos individuales, logrando
"escribir" las siglas de la compañía con 35
átomos de xenón sobre una superficie de
níquel.

El Microscopio de fuerza atómica (AFM, de sus
siglas en inglés Atomic Force Microscope) es un
instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del
orden de los piconewtons. Al rastrear una muestra, es capaz de
registrar continuamente su topografía mediante una sonda o
punta afilada de forma piramidal o cónica. La sonda va
acoplada a un listón o palanca microscópica muy
flexible de sólo unos 200 &µm. El microscopio de
fuerza atómica ha sido esencial en el desarrollo de la
nanotecnología, para la caracterización y
visualización de muestras a dimensiones
nanométricas (1×10 – 9m = 1nm).

Monografias.com

Microscopío virtual

Monografias.com

Vista microscópica de una muestra
histológica humana de mama, teñida con hematoxilina
y eosina.

La microscopía virtual es un método de
revisión y transmisión de imágenes
provenientes de un microscopio a través de redes
informáticas. Esto permite la visualización
independiente de las imágenes por grandes números
de personas en distintos lugares. Involucra la unión de
tecnologías ópticas microscópicas y
digitales.1

El estudio a distancia de las imágenes se puede
denominar telehistología, telecitología o
telepatología dinámica virtual dependiendo del tipo
de información biológica. Mediante un microscopio
virtual, una persona localizada en cualquier lugar del mundo
controlará el área de estudio del preparado
microscópico (lámina virtual), y analizará
los tejidos o células en el aumento que desee con el
simple uso del periféricos como el ratón con unos
pocos clics y sin factores horarios intervinientes.

 

 

Autor:

Osmel Álvarez

Upel Macaro- San Fernando de
Apure

Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

Categorias
Newsletter