MICROCOPIO ELECTRÓNICO

El microscopio es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un instrumento óptico que contiene dos o más lentes que permiten obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por refracción.

El microscopio electrónico fue desarrollado por los científicos alemanes Ernst Ruska y Max Knoll, que crearon un prototipo en 1931, basándose en las teorías sobre la dualidad onda-corpúsculo de la materia del físico francés Louis de Broglie. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio electrónico de barrido.
El funcionamiento del microscopio electrónico se basa en utilizar electrones para iluminar un objeto, y esto se consigue gracias a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de la luz, y permite ver estructuras mucho más pequeñas.

El microscopio electrónico es un dispositivo que utiliza un haz de electrones dirigidos hacia la  muestra a analizar y produciendo una imagen en una pantalla sensible a los electrones. Éste tipo de microscopio permite realizar  hasta 2.000.000 aumentos, frente a los microscopios ópticos que producen  como máximo de 2.000 aumentos. En el interior del microscopio se ha de producir un vacío casi total  para evitar el desplazamiento de los electrones a causa del aire.

 

Existen varios tipos de microscopios electrónicos, pero los más usados son dos:

1.- De transmisión

Se trata del tipo original de microscopio electrónico. Un haz de electrones es dirigido hacia una muestra a través de un campo eléctrico creado por electroimanes. Algunos de esos electrones se difractan y son capaces de generar una imagen en la pantalla adecuada.

2.- De barrido.

Éste tipo de microscopio se basa en realizar sondeos en cada punto de una muestra bañada con oro u otros metales conductores, de modo que cuando el haz encuentre el obstáculo se disipará energía (en forma de calor, luz, interacciones en el propio haz, etc…) y esos cambios serán recogidos por un sensor. Es capaz de crear imágenes en 3D.

 

El microscopio electrónico es de  mayor tamaño y complejidad del microscopio óptico. Pero la principal diferencia entre este nuevo microscopio y el normal es el uso de electrones en lugar de haces de luz para aumentar la capacidad de visión. De esta forma con el microscopio electrónico somos capaces de distinguir la estructura interna de una célula o visualizar  los virus.

La evolución de éste tipo de microscopio significó un importante avance tanto para la medicina (visionado de partes de una célula, proteínas, virus….) como para los procesos de calidad en farmacología, desarrollo de semiconductores, circuitos integrados  y demás aplicaciones industriales.

 

Células fotoeléctricas

Una célula fotoeléctrica es un dispositivo electrónico que permite transformar la luz (fotones) en energía eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico. Absorbe fotones y emite electrones.

Una celula fotoelectrica esta formada por dos superficies metálicas A (ánodo) y C (cátodo) contenidas en un recipiente de vidrio en el que se ha hecho el vacío, un haz de luz monocromática. La corriente fotoeléctrica se medirá con un amperímetro.

Las células fotoeléctricas se han ganado el apodo de «ojo eléctrico» ya que puede sustituir en muchas ocasiones al ojo humano y además tiene la ventaja de ser sensibles a radiaciones que no percibe nuestra retina y que no puede ver el ojo humano.

 Hay tres tipos de células fotoeléctricas.

1.- FOTOTUBOS

Formados por un tubo cerrado herméticamente y transparente que se encuentra al vacío o relleno de un gas inerte. El cátodo es semicircular y está formado por un metal alcalino o alcalinoterreo. El ánodo es un alambre metálico.

A) Los de vacío son muy sensibles y se utilizan para medir diferentes valores físicos, cuando se modifica la iluminación se produce una variación de la corriente eléctrica y cambia el voltaje, esto se puede utilizar en los siguientes aparatos:

-Radiómetros, miden la intensidad de la radiación térmica.

– Fotómetros, miden la intensidad de la luz.

– Colorímetros, miden el color.

B) Los rellenos de gas (se utiliza el argón a baja presión) se utilizaban en la lectura de bandas sonoras de las películas.

Las bandas sonoras ópticas de las películas, están formadas por  zonas de oscuridad y luz en uno o dos lados de la cinta de la película. Las distintas intensidades de luz, se convierten luego en impulsos eléctricos (variación breve de la intensidad de corriente) creando el conjunto de la banda sonora.

Las bandas sonoras suelen estar al borde de la película.

Al proyectar la película sonora, se hace pasar un rayo de luz a través de la parte donde están registrados los sonidos en forma de rayas oscuras, las cuales debilitan el rayo de luz cuando las atraviesa. El rayo de luz, después de haber experimentado estas variaciones de intensidad, se transforma mediante una célula fotoeléctrica en corriente eléctrica de intensidad variable, que después de ser amplificada se transforma mediante un altavoz en sonido.

2.- FOTOCELDAS.

La célula fotoconductora es una fotoresistencia construida con un material muy sensible a la luz , cuyo valor en ohmios varia ante las variaciones de luz incidente.

Las células de cadmio se basa en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide. Cuanta más luz incide más baja es su resistencia al paso de corriente.

Si la luz incide sobre la célula pasa corriente eléctrica y se acciona un electroimán que hace de interruptor. Cuando una persona u objeto pasa entre la lampara y la célula fotoeléctrica se interrumpe el paso de corriente, el electroimán deja de funcionar y se baja el interruptor que acciona un motor que se puede utilizar para:

– Abrir y cerrar puertas.

– Hacer funcionar una escalera eléctrica.

– Contar personas u objetos.

– Poner en funcionamiento una alarma.

– Encender y apagar el alumbrado público.

Este mecanismo recibe el nombre de relé. (Interruptor controlado por un electroimán que permite abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes). 

Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.

 

El valor de la resistencia tiene cierto retardo si se pasa de oscuro a iluminado o de iluminado a oscuro, el tiempo de respuesta es de una décima de segundo.

3.- CÉLULAS FOTOVOLTAICAS

Célula fotovoltaica también llamada célula fotoeléctrica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotoeléctrico,

La célula solar es un dispositivo semiconductor capaz de convertir los fotones procedentes del Sol en electricidad de una forma directa e inmediata.

Cuando la luz solar pega sobre estos paneles, tiene la energía y el espectro luminoso necesario para alterar el estado de equilibrio entre los diodos y se genera un exceso de cargas libres, las que pueden sostener una corriente, si se cierra el circuito externo.

 

Estas células están hechas con un material semiconductor como  germanio o principalmente el silicio, y están agrupadas en serie  formando un panel fotovoltaico. Los semiconductores del tipo N están formados por átomos de material semiconductor, Silicio o Germanio, al que se le añade impurezas con átomos de otro material con 5 electrones de valencia. Como los átomos del material semiconductor tienen 4 electrones de valencia y los átomos de la impurezas 5, se pueden formar 4 enlaces covalentes y  sobrará un electrón por cada átomo de impureza que quedará libre. Este electrón libre será el portador de electricidad. En los semiconductores del tipo N los electrones son los portadores de electricidad. Portadores mayoritarios = electrones.
Los semiconductores extrínsecos del tipo P son material semiconductor a los que se les añade átomos de impurezas con 3 electrones de valencia. En este caso cada átomo del material semiconductor solo podrá formar 3 enlaces con los átomos de impurezas. Los átomos semiconductores tienen un hueco esperando a que llegue un electrón para formar el enlace que le faltará. En este tipo de semiconductores los huecos serán los portadores para la conducción. Portadores mayoritarios = huecos.

Proprocionan una corriente continua de unos 12 V o 24 V que luego se transforma en corriente alterna si lo deseamos.

Las células solares tienen muchas aplicaciones. Son particularmente interesantes, y han sido históricamente utilizadas, para producir electricidad en lugares donde no llega la red de distribución eléctrica, tanto en áreas remotas de la Tierra como del espacio, haciendo posible el funcionamiento de todo tipo de dispositivos eléctricos como satélites de comunicaciones, radioteléfonos o bombas de succión de agua. Ensambladas en paneles o módulos y dispuestas sobre los tejados de las casas, por medio de un inversor, pueden inyectar la electricidad generada en la red de distribución para el consumo, favoreciendo la producción global de energía primaria de un país, de manera limpia y sostenible.