Por: Alfonso Padilla Vivanco
El microscopio óptico ha permitido al ser humano poder ver aquello que a simple vista no es posible. Un microscopio en general supera la potencia de una lupa. La historia de este maravilloso invento es cómo de novela. No se sabe a ciencia cierta quien es el inventor. Son varios los nombres que aparecen como primeros constructores: Zacharias Janssen (1585-1632); Johannes Kepler (1571-1630); Robert Hooke (1635-1703); Anton von Leeuwenhoek (1632-1723) e incluso Galileo Galilei (1564-1642). En su forma más simple, el microscopio óptico moderno consta de dos lentes convergentes, una de enfoque muy corto llamada objetivo y otra de enfoque un poco más largo, llamado ocular. Actualmente ambas lentes son sistemas que contienen varios elementos para reducir las aberraciones. Pensemos en una muestra que está situada justo fuera del punto focal del objetivo, por lo que se formará una imagen real ampliada en un plano detrás de esta lente. Esta imagen se convierte en el objeto de una segunda lente, el llamado ocular. Este último funcionará como una lupa, para llevar la imagen final, a la retina del ojo humano del observador.
Como hemos dicho, la función de la lente objetivo es formar una imagen ampliada de la muestra, para que ésta sea después observada a través de la lente ocular. Por lo que, el aumento total del instrumento es igual al producto del aumento (m) del objetivo y el aumento angular (M) del ocular. Esto es, la amplificación (A) del microscopio es: A=mXM. Evidentemente que con los nuevos sistemas de adquisición digital de datos, cámaras CCD, CMOS entre otras tecnologías; se ha sustituido a la lente ocular por algún sistema digital, para la captura de imágenes de la muestra. Esto ha permitido después del registro de la imagen digital, llevar a cabo un tratamiento numérico por computadora de los datos registrados. Lo que permite obtener una mejor visualización de una muestra, en el monitor de una computadora, usando diferentes técnicas digitales de realce o cambios de contraste, sobre la región de interés (ROI) de la imagen. Los microscopios ópticos más modernos, a saber: microscopio de fluorescencia, microscopio de interferencia, microscopio de contraste de fase, han permitido poder ver resoluciones desde 500 hasta 200 nanómetros. Un nanómetro 1nm = 10^9 metros. Esto quiere decir que podemos observar objetos o muestras en ese rango de tamaños.
La limitante de los microscopios ópticos, además la difracción de la luz y las aberraciones, es justamente el rango en el que trabajan. No es posible formar imágenes de objetos o muestras de tamaño por debajo de los 100 nanómetros. Por ello, los microscopios electrónicos; como: 1) el de barrido (SEM) y 2) el de transmisión (TEM), sustituyen la luz visible por un haz de electrones. Asimismo, las lentes de vidrio se remplazan por electroimanes. El cambio más significativo es la longitud de onda del haz de electrones, el cual es mucho menor que el de la luz visible. La ventaja de estos cambios es el aumento de la resolución que puede llegar a tener un sistema de microscopia electrónica, logrando visualizar objetos en el rango de 3 a 20 nanómetros. Tanto el microscopio TEM como el SEM, trabajan en el alto vacío, debido a que en el aire siempre existen moléculas, que pueden interferir con el haz de electrones que incide sobre la muestra. Algunos sistemas TEM pueden usar energías de alrededor de los 300 keV (kiloelectronvoltios) y atravesar muestras de 150 nanómetros. Las aplicaciones de estos instrumentos son diversas, desde la biología y ciencia de materiales hasta el análisis de muestras en paleontología.
Apreciable lector te invito a ver estos interesantes videos sobre microscopios electrónicos de barrido y de transmisión:
Universidad Politécnica de Tulancingo. alfonso.padilla@upt.edu.mx
