Introdução A Microscopia

Conceito

O microscópio electrónico de transmissão é habitualmente designado abreviadamente pelas iniciais doseu nome em inglês: TEM. Desenvolveu-se nos anos 30. Os primeiros cientístas a utilizá-lo em Biologia, foram Albert Claude, Keith Porter e George Palade, nos anos 40 e 50.Um microscópio eletrônico de transmissão (MET) é um microscópio no qual um feixe de elétrons é emitido em direção a uma amostra ultra fina, interagindo com a amostra enquanto a atravessa. A interação dos elétrons transmitidos através da amostra forma uma imagem que é ampliada efocada em um dispositivo de imagem, como uma tela fluorescente em uma camada de filme fotográfico, ou detectada por um sensor como umacâmera CCD.2

Um MET é capaz de exibir imagens a uma resolução significativamente maior em comparação com os microscópios óticos devido ao pequenocomprimento de onda dos elétrons. Tal característica permite ao usuário examinar detalhes ínfimos, até mesmo uma simples coluna de átomos, a qual é dezenas de milhares vezes menor do que o menor objeto reconhecível em um microscópio ótico. O MET é um dos principais métodos de análise em uma vasta gama de campos científicos, tanto em ciências físicas quanto biológicas. O MET é aplicado na pesquisa do câncer, virologia e na ciência dos materiais, além das pesquisas de poluição, nanotecnologia e semicondutores.3

A pequenas ampliações, o (contraste) na imagem deve-se à absorção de elétrons pelo material, como consequência da sua espessura e composição.4A ampliações maiores, a intensidade da imagem é resultante de um conjunto complexo de interações de ondas, o que requer a análise das imagens obtidas por parte de peritos. A alternância entre estas formas de uso permite observar através do MET modulações na composição química, orientação de cristais, estrutura eletrônica e a indução da mudança da fase eletrônica bem como as comuns imagens baseadas na absorção do material.5

O primeiro MET foi construído por Max Knoll e Ernst Ruska em 1931, parte do grupo que desenvolveria o primeiro MET com poder de resolução superior ao da luz em 1933 e o primeiro TEM comercial em 1939

Componentes:

Um MET é composto de diversos componentes, os quais incluem um sistema de produção de vácuo no qual os elétrons viajam, uma fonte de emissão de elétrons para a geração da corrente de elétrons, uma série de lentes eletromagnéticas, assim como placas eletrostáticas. Os dois últimos permitem ao operador orientar e manipular o feixe, conforme necessário. Também é necessário um dispositivo para permitir a inserção, o movimento interno e a retirada de amostras do trajeto do feixe. Dispositivos de imagens são posteriormente usados para criar uma imagem dos elétrons que saem do sistema

Modo de funcionamento:

A fonte consiste num filamento metálico tornado incandescente pelo efeito de Joule. Este encontra-se inserido num campo eléctrico em que os electrões emitidos pelo filamento são atraídos para um alvo. A atracção é gerada pela diferença de potencial (50 a 100 KV) criada entre o próprio filamento, que neste contexto desempenha o papel de cátodo, e o alvo (ânodo). Tal facto tem como consequência que os electrões se deslocam a uma elevada velocidade. Nada porém aconteceria se o alvo não fosse perfurado centralmente (écran perfurado). Os electrões que passam através deste orifício, constituem um feixe apertado mas de tendência divergente. Este feixe é condensado pela lente condensadora e incide sobre a preparação a ser examinada (espécime).

Ao atravessar a preparação, os electrões são desviados uns mais do que outros. O feixe de electrões com os desvios introduzidos pela preparação, é dispersado pela lente objectiva. Parte desse feixe é, por sua vez, dispersado por outro campo magnético que age como lente de projecção.

Não sendo a nossa visão sensível aos electrões, a imagem é projectada sobre um écran fosforescente de Sulfureto de Zinco. Neste, os pontos onde embate um electrão, emitem fotões. Consequentemente, podemos ver a imagem, indirectamente, através da “descodificação” realizada pela matéria fluorescente do écran. A mesma imagem pode ser projectada sobre uma película fotográfica ou ainda captada por um sistema de vídeo e posteriormente digitalizada por um computador.

No objecto a observar, as zonas mais densas aos electrões, que induzem consequentemente maiores desvios ou mesmo absorção, aparecerão menos luminosas no écran. Pelo contrário, as zonas menos densas, darão origem a imagens mais brilhantes no écran; portanto escuras no negativo e claras no positivo fotográfico. Assim, podemos dizer que a imagem que observamos é a sombra electrónica do objecto.

Contrariamente aos fotões, os electrões não podem chocar com quaisquer átomos ou moléculas. Por esta razão, o interior do microscópio electrónico encontra-se em vazio quase absoluto. Facto que inviabiliza a observação de seres vivos.

Representação:

Métodos de formação de imagem[editar]

Os métodos de formação de imagem em um MET utilizam as informações contidas na saída das ondas de elétrons a partir da amostra para formar uma imagem. As lentes do projetor permitem o correto posicionamento da distribuição eletrônica de onda para o sistema de visualização. A intensidade da imagem, I, assumindo grande qualidade do dispositivo de imagem, pode ser aproximada como proporcional ao tempo médio de amplitude da função de onda eletrônica, onde a onda que forma o feixe de saída é denotada por Ψ.62

Diferentes métodos de formação de imagem, portanto, tentam modificar as ondas de elétrons que originam-se da amostra de uma forma que seja útil para obter informações com relação à amostra, ou o feixe em si. A partir da equação anterior, pode-se deduzir que a imagem observada não depende apenas da amplitude do feixe, mas também a fase dos elétrons, porém os efeitos de fase podem ser frequentemente ignorados nas menores ampliações. Imagens de maior resolução necessitam amostras mais finas e altas energias dos elétrons incidente. Portanto, a amostra não pode mais ser considerada absorvendo elétrons, através de um efeito da lei de Beer, mas a amostra pode ser modelada como um objeto que não altera a amplitude da função de onda eletrônica recebida. Pelo contrário, a amostra modifica a fase da onda de entrada, este modelo é conhecido como um objeto de fase pura, para amostras suficientemente finas os