Un microscopio electrónico es un tipo de microscopio que utiliza electrones en lugar de fotones, como lo hace un microscopio óptico convencional, para obtener imágenes. Debido a que los electrones tienen una longitud de onda mucho más pequeña que los fotones, proporcionan un aumento mucho mayor. Los electrones son los diminutos «satélites» que orbitan el núcleo atómico y llevan carga eléctrica; estas partículas son tan pequeñas que en física a menudo se modelan como puntos. Sin embargo, las ondas de luz son mucho más grandes, con una longitud de onda de alrededor de 500 nanómetros para el color verde, por ejemplo.
Los mejores microscopios ópticos solo ofrecen un aumento de 2000X de una muestra, mientras que algunos microscopios electrónicos pueden aumentar una muestra 50 millones de veces; en contraste, 2 millones de veces es más típico. Esto funciona con un límite de resolución de aproximadamente 0.1 nanómetros, lo que permite la observación de átomos individuales en una superficie. Este microscopio fue inventado en 1931, cuando Ernst Ruska y Max Knoll construyeron el primer prototipo funcional. Ruska finalmente fue galardonado con el Premio Nobel de Física (1986) por su logro.
Hay cuatro tipos de estos microscopios, los dos primeros son los más comunes: el microscopio electrónico de transmisión (TEM), el microscopio electrónico de barrido (SEM), el microscopio electrónico de reflexión (REM) y el microscopio electrónico de transmisión y barrido (STEM).
El TEM es el microscopio electrónico tal como se inventó originalmente. Usando una muestra que es semitransparente a los electrones, se dispara un haz de electrones directamente a través de la muestra. Un receptor en el otro lado mide la densidad de electrones en cada punto individual y los compila en una imagen en escala de grises. Esta es la imagen de la muestra.
Un SEM tiene algo menos de resolución que un TEM, pero sigue siendo el tipo más popular. Como su nombre lo indica, este microscrope escanea un haz de electrones a través de la muestra. En lugar de analizar el haz original para obtener información sobre la composición de la muestra, los sensores captan electrones secundarios liberados de la superficie de la muestra mediante la excitación del haz primario. Esto sacrifica algo de resolución por una imagen 3D de la muestra. Esto vale la pena el intercambio.
La mayoría de los microscopios electrónicos de barrido son muy costosos de comprar y mantener. Requieren una fuente de electricidad estable de alto voltaje, una bomba de vacío y serpentines de enfriamiento. Las muestras deben prepararse, generalmente revistiéndolas con una capa delgada de material conductor como el oro.