8-13 urtekoentzako bertsioa ikusteko, klikatu hemen.

Mikroskopio elektroniko

Wikipedia, Entziklopedia askea
Hona jauzi: nabigazioa, Bilatu
Ernst Ruskak 1933. urtean eraikitako mikroskopio elektronikoa

Mikroskopio elektronikoa, ikusi nahi den objektua “argiztatzeko” elektroiak erabiltzen dituen mikroskopioa da. Mikroskopio hauek teknika zuzenak erabiliz 50 pm-ko[1] (50*10-12m) bereizmena lortu dezakete, praktikan x10.000.000 inguruko irudi handiagotze batera itzultzen dena. Abantaila guzti hauek, mikroskopio optiko batekin alderatuz, elektroiaren uhin luzera argiarena baino 100.000 aldiz txikiagoa izan daitekeelako daude justifikatuta.

Mikroskopio mota hauek ikerkuntzan: mikroorganismoak, zelulak, molekula handiak, metalak, kristalak... ikertzeko erabiltzen dira eta industrian: oso txikiak diren produktuen kalitate kontrol edo hutsegite probak egiteko.

Historia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Lehen lente elektromagnetikoa asmatu ondoren (1926), elektroiekin zebilen mikroskopioen ideia esnatu zen. 1931. urtean Ernst Ruska fisikariak eta Max Knoll ingeniari elektrikoak x400eko irudi handitzea zuen mikroskopio elektronikoaren prototipo bat aurkeztu zuten.[2] Bi urte geroago, mikroskopio optikoek lortu zezaketen handiagotze maila maximoa gainditzen zuen mikroskopio elektroniko bat eraiki zuen Ernst Ruskak.[2] Merkatuko lehen mikroskopio elektronikoa 1938an aurkeztu zen.[3]

1937. urtean beste mikroskopio mota bat asmatu zuen Manfred von Ardenne fisikariak, eskaneatze mikroskopio elektronikoa, alegia.[4]

Gaur egun eraikitzen diren transmisio mikroskopio elektronikoak oraindik ere Ruskaren prototipo hartan oinarrituta daude.

Funtzionamendua[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Elektroi eta materiaren arteko elkar eragitearen ondorioz sortutako seinaleak ilustratzen dituen diagrama.

Mikroskopio elektroniko batean elektroi kanoi batek milioika elektroi segundoko igortzen ditu energia zinetiko jakin batekin, elektroien korronte hau elektroiek osatutako izpi bezala uler daiteke. Elektroi kanoiaren zehaztasuna ez denez nahikoa, elektroien izpia lente elektrostatiko eta lente elektromagnetiko berezi batzuen zehar igarotze da non elektroien fluxuaren norabidea fokatzen da. Fokatutako izpi hau aztertu beharreko laginaren aurka proiektatzen da, elektroi askok lagina arazorik gabe zeharkatzen dute, baina beste askok haien norabidea zeharo aldatzen dute, fenomeno honetatik laginaren morfologiaren gaineko informazioa lortu daiteke. Honetaz gain, elektroi batzuek laginarekin talka egiterakoan mekanismo askoren eraginez energia galduko dute, energia hau detekta daitezken seinale bezala igortzen da (adibidez x izpiak) eta laginari buruzko informazio gehigarria eman dezakete, informazio iturri hauei esker laginaren topologia eta konposaketa sakonki azter daiteke.

Motak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Transmisio mikroskopio elektronikoa (TEM):[aldatu | aldatu iturburu kodea]

TEM motako mikroskopioen funtzionamendua

TEM-ek aztertu nahi den objetua zeharkatu duten elektroiak detektatzen ditu. Hau da, elektroiak azeleratu eta bideratu ostean, gorputzarekin egiten dute talka. Talkaren ondorioz, elektroiek gorputza modifikatzen dute. Errezeptoreak aldaketa hori neurtu eta datu horrekin irudia sortzen dute. Irudiaren bereizmena aberrazio esferikoak, astigmatismoaren antzeko efektuak, mugatzen du. Hala ere, badaude "hardware bidezko zuzenketa" deritzen teknikak, irudiaren bereizmena 50 pikometrotara jaitsi dutenak.

Mota honetako mikroskopioek desabantaila nagusi bat dute. Elektroiek gorputza zeharkatu behar dutenez, derrigorrezkoa da objetu horiek lodiera oso txikia edukitzea (gehienez 100 nanometro). Fintasun hori lortzeko, laginak deshidratatu, kimikoki tratatu eta erretxinan bainatu behar dira, aztertze-prozesua garestituz. Bestalde, TEM-ek bakarrik lor ditzakete bi dimentsiotako irudiak.

Eskaneatze mikroskopio elektronikoa (SEM):[aldatu | aldatu iturburu kodea]

SEM motako mikroskopioen funtzionamendua

SEM-ek aztertu nahi den objetuarekin talka egiten duten elektroien energia galera detektatzen du. Galera hau beroan edo frekuentzia baxuko uhinetan eman daiteke, besteak beste. Mota honetako mikroskopio elektronikoak erabiliz, gorputzak ez dute zertan izan hain finak, izan ere, zentimetro gutxi batzutara ere hel daiteke aztertu behar den objetuaren lodiera. Gainera, hiru dimentsiotako irudiak sor ditzake.

Hala ere, baditu desabantaila batzuk, nagusiena TEM-ek baino bereizmen eskasagoa dutela izanik. Hala ere ez dute aberrazio esferikoa pairatzen.

Islapen mikroskopio elektronikoa (REM):[aldatu | aldatu iturburu kodea]

TEM-aren antzeko mekanismoa erabiltzen du, desberdintasun txiki batekin. Hauek, elastikoki sakabanatutako elektroiak detektatzen ditu, energia zinetikoa oreka zentroan mantendu baina norabidez aldazen dutenak.

Eskaneatze-transmisio mikroskopio elektronikoa (STEM):[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Irudia sortzeko "Annular dark-field imaging" izeneko teknika bat erabiltzen dute.

Desabantailak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Mikroskopio elektronikoen desabantailarik handiena, honelako bat eraikitzea eta mantentzearen prezioan dago. Prezioa desabantaila txikia ez balitz, ezin daiteke mikroskopio elektronikoa edozein mediotan erabili. Mikroskopioa dagoen eraikina oso egonkorra izan behar da (askotan lur azpian muntatzen dira mikroskopioak) eta kanpoko eremu magnetikoetatik islatuta egon behar da.

Mikroskopio motaren arabera laginaren tamaina oso txikia izan behar da eta askotan hutsean egin behar da laginaren azterketa, bestela elektroiak seinale faltsuak igorriko zituzten oxigeno molekulekin talka egiterakoan.

Eskaneatze mikroskopio elektronikoa hutsean erabiltzean, aztertzen diren laginak eroale elektrikoak izan behar dute, beraz eroaleak ez diren laginak metalezko geruza mehe batez (urrea, platinoa, karbonoa ...) estali behar dira azterketarako.

Aplikazioak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  • Zirkuitu integratuetan: zirkuitu integratuen azterketa mikroskopio elektronikoaren bidez egiten da, eremu elektrikoak elektroien noranzkoa aldatzen dute. Ondorioz, zirkuitu integratuko elementuen potentziala ikus daiteke mikroskopio elektronikoarekin.
  • Kalitate kontrolerako: eremu honetan mikroskopio elektronikoak oso erabilia dira, ekoizten diren produktuak bete behar dituzten kalitate arauak aztertzeko, eta ea erabiltzeko prest dauden jakiteko.
  • Odontologian: mikroskopio elektronikoak alor honetan aplikazio ugari ditu. Adibidez, esmaltearen egoera aztertzeko oso eraginkorra da eta baita ahoko gaixotasunak aurkitzeko ere erabil daiteke.
  • Geologian: geologian dituen aplikazioak ugariak dira; adibidez mineralen azterketan, mineralen purutasuna neurtzeko eta hauen egitura atomikoa hobeto ikusteko.
  • Toxikologian: mikroskopio elektronikoei esker hobeto ikus daitezke toxinak, bereizmen handiagorekin ikusten baitira, era eraginkorragoan aztertuak izatea ahalbidetzen duena.
  • Metalurgian: batez ere, materialen irmotasuna neurtzen da; hau da, materialek zenbat indar jasan dezaketen apurtu arte.
  • Arkeologian: mikroskopio elektronikoak antzinako objektuak aztertzeko eta bere garaia hobeto zehazteko erabiltzen dira, eta fosiletan berriz, egitura atomikoa ikusteko.
  • Medikuntzan: izakien zelulak garbiago aztertu ahal dira, beraien portaerak aztertzeko oso baliagarriak bihurtuz mikroskopio hauek.
  • Kimikan: mikroskopio elektronikoarekin hainbat osagai kimikoen egitura ikus daiteke, eta beraz haien izaera eta beste elementuekin eratzen dituzten erreakzioak aztertzea errazago bihurtzen da.
  • Faltsutzeetan: mikroskopio elektrikoarekin hainbat faltsutze detektatu ahal dira, hala nola, artelanak, edota beste edozein eratako artikuluak.

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1. (Ingelesez) Erni, Rolf; Rossell, MD; Kisielowski, C; Dahmen, U (2009). "Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe". Physical Review Letters. 102 (9): 096101. Bibcode:2009PhRvL.102i6101E. doi:10.1103/PhysRevLett.102.096101. PMID 19392535.
  2. a b (Ingelesez) Ruska, Ernst (1986). "Ernst Ruska Autobiography". Nobel Foundation.
  3. (Ingelesez) http://authors.library.caltech.edu/5456/1/hrst.mit.edu/hrs/materials/public/ElectronMicroscope/EM_HistOverview.htm
  4. (Alemanez) von Ardenne, M; Beischer, D (1940). "Untersuchung von metalloxyd-rauchen mit dem universal-elektronenmikroskop". Zeitschrift Electrochemie. 46: 270–277. doi:10.1002/bbpc.19400460406.