cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Fotoperíodo
En plantas
Os fitocromos poden existir en dúas formas: Pr e Pfr. A luz vermella (que está presente durante o día) converte o fitocromo na súa forma activa (Pfr), que despois estimula varios procesos como a xerminación, o florecemento ou a formación de ramas. En comparación, as plantas reciben máis vermello distante na sombra e isto converte o fitocromo da forma Pfr á súa forma inactiva Pr, inhibindo a xerminación. Este sistema de conversión de Pfr a Pr permite que a planta perciba cando é de noite e cando é de día. Pfr pode tamén convertirse de novo en Pr por un proceso coñecido como reversión escura, na que os longos períodos de escuridade desencadean a conversión de Pfr. Isto é importante en relación ao florecemento das plantas. Experimentos feitos por Halliday et al. mostraron que as manipulacións da razón vermello-vermello distante en Arabidopsis poden alterar a floración. Descubriron que as plantas tenden a florecer máis tarde cando se expoñen a máis luz vermella, probando que a luz vermella é inhibidora da floración. Outros experimentos probaron isto ao expoñer as plantas a luz vermella extra en metada da noite. Unha planta de día curto non florecerá se se encende a luz durante uns minutos en metade da noite e unha planta de días longos pode florecer se é exposta a máis luz vermella en metade da noite.
Os criptocromos son outro tipo de fotorreceptor que é importante na fotoperiodicidade. Os criptocromos absorben luz azul e UV-A. Os criptocromos sincronizan o reloxo circadiano á luz. Tanto a abundancia de criptocromos coma de fitocromos depende da luz e a cantidade de criptocromo pode cambiar dependendo da lonxitude do día. Isto mostra o importantes que son os fotorreceptores para determinar a duración do día.
En 1920 W. W. Garner ed H. A. Allard publicaron os seus descubrimentos sobre a fotoperiodicidade e pensaron inicialmente que a lonxitude do día era o factor fundamental, pero máis tarde descubriron que a lonxitude da noite era o factor controlador. As plantas de floración fotoperiódica clasifícanse, debido a esta confusión inicial sobre que a luz diúrna era o factor controlador, en plantas de días longos ou plantas de días curtos, aínda que a noite sexa o factor crítico. Xunto con estes dous grupos de plantas, existen tamén plantas que están dentro dunha "categoría de lonxitude do día dual". Estas plantas son de días longos-curtos (LSDP, do inglés long-short-day plants) ou de días curtos-longos (SLDP). As de días longos-curtos florecen despois dunha serie de días longos seguidos por días curtos, mentres que as de días curtos-longos florecen despois dunha serie de días curtos seguidos de días longos. Cada planta ten un diferente fotoperíodo crítico de luz ou lonxitude da noite crítica.
Plantas de días longos
miniatura|Iluminación e floración en plantas de días longos.
As plantas de días longos florecen cando a lonxitude das noites está por debaixo do seu fotoperíodo crítico. Estas plantas florecen durante o final da primavera ou principio do verán conforme os días se van facendo máis longos. No hemisferio norte o día máis longo do ano (solsticio de verán) é aproximadamente o 21 de xuño. Despois desa data, os días fanse máis curtos (e as noites máis longas) ata chegar ao 21 de decembro (o solsticio de inverno). Esta situación é a inversa no hemisferio sur (é dicir, o día máis longo é o 21 de decembro e o máis curto é o 21 de xuño).
Algunhas plantas de días longos obrigadas son:
Algunhas plantas de días longos facultativas son:
Plantas de días curtos
miniatura|Iluminación e floración en plantas de días curtos.
En xeral, as plantas de días curtos (é dicir, de noites longas) florecen cando os días se fan máis curtos (e as noites máis longas) despois do 21 de xuño no hemisferio norte, o cal é durante o verán ou outono. A lonxitude do período de escuridade requirido para inducir a floración difire entre especies e variedades de especies.
A fotoperiodicidade afecta á floración inducindo que o talo produza os casulos florais en vez de follas e gromos de pólas laterais.
Algunhas plantas de días curtos facultativas son:
Plantas de días neutros
As plantas de días neutros, como o cogombros, roseiras, tomates e Cannabis ruderalis (cannabis autoflorecente) non nician a floración baseándose na fotoperiodicidade. En lugar diso, poden iniciar a floración despois de chegar a un certo estadio de desenvolvemento global ou idade ou en resposta a estímulos ambientais alternativos, como a vernalización (un período de baixas temperaturas).
En animais
A duración do día, que serve para saber en que estación do ano se está, é vital para moitos animais. Diversos cambios biolóxicos e de comportamento dependen deste coñecemento. Xunto cos cambios na temperatura, o fotoperíodo provoca cambios na cor do pelame e das plumas, migracións, entrada na hibernación, comportamentos sexuais e mesmo o cambio do tamaño dos órganos sexuais.
A frecuencia do canto nas aves, como no canario depende do fotoperíodo. En primavera, cando aumenta o fotoperíodo (máis luz diúrna), os testículos do canario macho crecen. A medida que crecen os testículos, segréganse máis andróxenos e a frecuencia dos cantos aumenta. Durante o outono, cando o fotoperíodo diminúe (menos luz diúrna), os testículos sofren regresión e os niveis de andróxenos caen drasticamente, e como resultado diminúe a frecuencia dos cantos. Do fotoperíodo non só depende a frecuencia dos cantos, senón tamén o repertorio de cantos. O longo fotoperíodo da primavera ten como resultado un maior repertorio de cantos, mentres que en outono é menor. Estes cambios comportamentais debidos ao fotoperíodo nos canarios machos orixínanse polos cambios no centro do canto do seu cerebro. A medida que se incrementa o fotoperíodo, o centro vocal alto (HVC) do robusto núcleo do archistriatum aumenta o seu tamaño. Cando diminúe o fotoperíodo, estas áreas do cerebro sofren regresión.
En mamíferos a duración do día rexístrase no núcleo supraquiasmático, que recibe información do células ganglionares sensibles á luz da retina, que non están implicadas na visión. A información viaxa polo tracto retinohipotalámico. Algúns mamíferos son moi estacionais, mentres que nos humanos a estacionalidade non está moi marcada e quedou como unha bagaxe evolutiva.
Paradoxo da tolerancia
O paradoxo de tolerancia foi descrito polo filósofo austríaco Karl Popper en 1945, enmarcado na teoría da decisión. Este paradoxo declara que se unha sociedade ten tolerancia ilimitada, a súa capacidade de ser tolerante acabará por ser reducida, ou mesmo destruída, pola propia intolerancia. Popper concluíu que, malia semellar paradoxal, para manter unha sociedade tolerante, cómpre ser intolerante coa intolerancia.
Discusións
Karl Popper definiu este pensamento en 1945 no primeiro volume da súa obra The Open Society and Its Enemies.
En 1971, o filósofo John Rawls conclúe na súa Teoría da xustiza que unha sociedade xusta ten que tolerar a intolerancia. No caso contrario, a sociedade podería tornarse intolerante e, xa que logo, inxusta. Aínda así, Rawls tamén afirma, do mesmo xeito que Popper, que a sociedade ten un dereito razoábel á supervivencia, que prevalece sobre o principio da tolerancia:
Nun traballo de 1997, Michael Walzer preguntou «Debemos tolerar a intolerancia?». Resalta, amais, moitos grupos relixiosos minoritarios gozan dos beneficos dunha sociedade tolerante. Porén, boa parte destes son intolerantes respecto dalgúns temas. Nun estado de dereito, os membros deses grupos poderían aprender a tolerar, ou polo menos a actuar «coma se posuísen esa virtude».
Thomas Jefferson mencionou a idea dunha sociedade tolerante no seu primeiro discurso como presidente dos Estados Unidos, e manifestou a súa preocupación por quen puidesen desestabilizar o país e a súa unidade:
Tolerancia e liberdade de expresión
O paradoxo da tolerancia é importante no debate sobre establecer límites ou non á liberdade de expresión. Popper afirmou que permitirlles a liberdade de expresión a quen a empregarían para eliminala constituiría un paradoxo. Rosenfeld declarou que «semella contraditorio estender a liberdade de expresión cara a posturas extremistas que, de triunfaren, arincarían de raíz as opinións discrepantes». Así mesmo, salienta o feito de que as democracias europeas occidentais e mais os EUA teñen aproximacións opostas á cuestión da tolerancia respecto do discurso de odio.
Homofilia e intolerancia
A relación entre a homofilia (a preferencia para interaccionar con quen teñen opinións similares) e a intolerancia ponse de manifesto cando a unha persoa tolerante se lle presenta o dilema de elixir, por unha banda, entre estabelecer unha relación positiva con alguén tolerante que pertence a un grupo diferente, ou, por outra banda, unha relación positiva cun membro intolerante do seu mesmo grupo. No primeiro caso, a persoa intolerante do seu grupo desaproba a relación establecida con alguén do outro grupo, co que xera unha relación negativa co seu par. Porén, no segundo caso, a relación negativa cara a persoa do outro grupo é aprobada polo suxeito intolerante, o que promove unha relación positiva entre os individuos do mesmo grupo.
Este dilema foi considerado por Fernando Aguiar González e Antonio Parravano Acosta en Tolerating the Intolerant: Homophily, Intolerance, and Segregation in Social Balanced Networks. Esta obra modela unha comunidade de individuos, cunhas relacións gobernadas por unha forma modificada da teoría do equilibrio de Heider.
Caterina Vitale
Caterina Vitale, nada en 1566 e finada en 1619, foi a primeira muller farmacéutica e química en Malta e a primeira muller farmacéutica da Orde dos Cabaleiros Hospitalarios.
Traxectoria
Caterina era orixinaria de Grecia. Casou con Ettore Vitale, farmacéutico dos Cabaleiros Hospitalarios; á súa morte en 1590, herdou a súa farmacia e a tarefa de proporcionar medicamentos á Sacra Infermeria. Describírona como unha empresaria exitosa que se fixo moi rica e era coñecida por ser unha benefactora dos carmelitas. Morreu en Siracusa en 1619 e o seu corpo foi levado á Valeta e enterrado na igrexa carmelita.
Microscopio electrónico de transmisión
miniatura|Unha imaxe de microscopio electrónico de tansmisión dun grupo de [[poliovirus. O virus da polio é de só 30 nm de diámetro. ]] miniatura|upright=1.5|Principio operativo dun microscopio electónico de tansmisión
Os microscopios electrónicos de transmisión non utilizan a luz para obter as imaxes, senón un feixe de electróns, e poden obtelas a unha resolución moito máis grande que os microscopios de luz, debido á menor lonxitude de onda de de Broglie dos electróns comparada coa dos fotóns de luz. Isto permite que o instrumento capture finos detalles, incluso tan pequenos como unha soa columna de átomos, que é miles de veces máis pequena que os obxectos resolvibles utilizando microscopia óptica.
A estrutura dun microscopio electrónico de transmisión consta das seguintes partes principais:
A microscopia electrónica de transmisión é un método analítico moi importante en física, química e bioloxía. Os METs teñen aplicación na investigación do cancro, viroloxía e ciencia dos materiais así como na investigación sobre polución, nanotecnoloxía e semicondutores, pero tamén noutros eidos do saber, como a paleontoloxía e palinoloxía.
Os MET teñen moitos modos de funcionar, como a obtención de imaxes convencional, as imaxes obtidas con MET de varrido (METV ou, en inglés, STEM), as difraccións, espectroscopia e combinacións delas. Incluso na obtención de imaxes convencional hai moitos xeitos fundamentalmente diferentes de producir o contraste, chamados "mecanismos de contraste de imaxes". O contraste pode orixinarse por diferenzas en grosor ou densidade do material dunha posición a outra ("contraste masa-grosor"), número atómico ("contraste Z", onde Z é simboliza o número atómico), estrutura cristalina ou orientación ("contraste cristalográfico" ou "contraste de difracción"), o lixeiro cambio de fase mecánico-cuántico que cada átomo produce nos electróns que pasan a través deles ("contraste de fase"), a enerxía perdida polos electróns ao pasaren a través da mostra ("imaxes de espectro") e doutros modos. Cada mecanismo indica ao usuario un tipo diferente de información, dependendo non só do mecanismo de contraste senón tamén de como se use o microscopio (disposición das lentes, aperturas e detectores). Isto significa que un MET pode dar unha extraordinaria variedade de información a resolución nanométrica ou atómica, revelando en casos ideais non só onde están todos os átomos mais tamén que tipos de átomos son e como están enlazados entre si. Por esta razón o MET considérase unha ferramenta esencial para as nanociencias tanto no campo da bioloxía coma no dos materiais.
Desenvolvemento inicial
miniatura|Duplicado dun MET inicial exhibido no Deutsches Museum de Múnic, Alemaña. miniatura|Un microscopio elctrónico de transmisión (1976).
En 1873, Ernst Abbe propuxo que a capacidade de resolver detalles nun obxecto estaba limitada aproximadamente pola lonxitude de onda da luz utilizada para obter a imaxe, o que é uns poucos centos de nanómetros para os microscopios de luz visible. O desenvolvemento dos microscopios de luz ultravioleta (UV), levou a Köhler e Rohr a conseguir incrementar o poder de resolución ao dobre. Porén, isto requiría custosas ópticas de cuarzo, debido á absorción da luz UV polo vidro. Críase que non era posible obter unha imaxe con información submicrométrica debido á restrición imposta pola lonxitude de onda.
En 1858, Plücker observou a desviación dos "raios catódicos" (electróns) polos campos magnéticos. Este efecto foi utilizado por Ferdinand Braun en 1897 para construír dispositivos de medición de osciloscopios de raios catódicos simples. En 1891, Riecke decatouse de que os raios catódicos podían ser enfocados por campos magnéticos, o que fixo posible o deseño de lentes electromagnéticas simples. En 1926, Hans Busch publicou un traballo ampliando esta teoría e mostrando que a ecuación dos fabricantes de lentes podía, coas asuncións adecuadas, aplicarse aos electróns.
En 1928 na Universidade Técnica de Berlín, Adolf Matthias, profesor de Tecnoloxía de Alta Voltaxe e Instalacións Eléctricas, nomeou a Max Knoll para liderar un equipo de investigadores para avanzar no deseño de osciloscopios de raios catódicos. O equipo constaba de varios estudantes de doutoramento entre os cales estaban Ernst Ruska e Bodo von Borries. O equipo de investigación traballou no deseño de lentes e colocación da columna de osciloscopios de raios catódicos, para optimizar os parámetros e construír mellores osciloscopios, e conseguiuse facer que os compoñentes óptios electrónicos xerasen imaxes de baixo aumento (case de 1:1). En 1931, o grupo conseguira xerar imaxes ampliadas de mallas de grellas situadas sobre a apertura do ánodo. O aparello usaba dúas lentes magnéticas para conseguir grandes aumentos, polo que pode dicirse que crearon o primeiro microscopio electrónico. Ese mesmo ano, Reinhold Rudenberg, o director científico da compañía Siemens, patentou un microscopio electrónico de lente electrostática.
Mellora da resolución
Nesa época os electróns considerábanse partículas de materia cargadas; a natureza de onda dos electróns non se comprendeu totalmente ata a tese de doutoramento de Louis de Broglie en 1924. O grupo de investigación de Knoll non foi consciente desa publicación ata 1932, cando se deron conta de que a lonxitude de onda de de Broglie dos electróns era moitas ordes de magnitude menor que a da luz, o que teoricamente permitiría obter imaxes a escalas atómicas. (Incluso para electróns cunha enerxía cinética de só 1 volt a lonxitude de onda é xa de só 1,23 nm.) En abril de 1932, Ruska suxeriu a construción dun novo microscopio electrónico para obter imaxes directas de espécimes inseridos dentro do microscopio, en vez de simples mallas de grellas ou imaxes de aperturas. Con este aparello conseguíronse imaxes de difracción e normais dunha folla de aluminio. Porén, o aumento acadable era menor que o dos microscopios ópticos. Aumentos maiores que os que podía ofrecer o microscopio óptico conseguíronse en setembro de 1933 con imaxes de fibras de algodón obtidas rapidamente antes de que o feixe de electróns deteriorase as fibras.
Nese momento aumentara o interese polo microscopio electrónico, e outros grupos como o de Paul Anderson e Kenneth Fitzsimmons da Universidade do Estado de Washington e o de Albert Prebus e James Hillier na Universidade de Toronto, construíron os primeiros METs en Norteamérica en 1935 e 1938, respectivamente, avanzando continuamente no deseño do MET.
En 1936 continuou a investigación sobre os microscopios electrónicos en Siemens; o obxectivo era o desenvolvemento e mellora das propiedades de obtención de imaxes do MET, especialmente con respecto a mostras biolóxicas. Nese período os microscopios electrónicos fabricábanos grupos específicos, como o aparello "EM1" utilizado no Laboratorio Nacional de Física do Reino Unido. En 1939, o primeiro microscopio electrónico comercial, mostrado na imaxe, instalouse no departamento de Física da IG Farben. Posteriores traballos sobre o microscopio electrónico foron dificultados pola destrución dun novo laboratorio construído na Siemens por un bombardeo estratéxico, así como pola morte de dous dos investigadores, Heinz Müller e Friedrick Krause, durante a segunda guerra mundial.
Investigacións posteriores
Despois da segunda guerra mundial Ruska reiniciou os traballos na Siemens, onde continuou desenvolvendo o microscopio electrónico, producindo o primeiro microscopio con 100.000 aumentos. A estrutura fundamental do deseño deste microscopio, cunha óptica de preparación de feixe mulietapas, aínda se usa nos microscopios modernos. A comunidade mundial dedicada aos microscopio electrónicos seguiu avanzando cos fabricados en Manchester, Reino Unido, os EUA (RCA), Alemaña (Siemens) e Xapón (JEOL). A primeira conferencia internacional sobre microscopia electrónica celebrouse en Delft en 1949, con máis de cen asistentes. Conferencias posteriores foron a "Primeira" conferencia internacional en París, 1950 e despois outra en Londres en 1954.
Co desenvolvemento do MET, reinvestigouse a técnica asociada da microscopia electrónica de transmisión de varrido (METV ou, en inglés, STEM) e permaneceu sen desenvolver ata a década de 1970, cando Albert Crewe na Universidade de Chicago desenvolveu o canón de emisión de campo e engadiu unha lente obxectivo de alta calidade para crear o moderno METV. Usando este deseño, Crewe demostrou a capacidade de obter imaxes de átomos usando imaxe de campo escuro anular. Crewe e colegas na Universidade de Chicago desenvolveron a fonte de emisión de electróns por campo fría e construíron un METV que podía visualizar átomos pesados separados en substratos de carbono delgados.
Electróns
Teoricamente, a máxima resolución, d, que se pode obter cun microscopio óptico está limitada pola lonxitude de onda dos fotóns (λ) e a apertura numérica AN do sistema.
onde n é o índice de refracción do medio no cal está funcionado a lente, α é o ángulo medio máximo do cono de luz que pode entrar na lente (ver apertura numérica). Os científicos de inicios do século XX teorizaron modos de saltarse as limitacións das lonxitudes de onda relativamente grandes da luz visible (lonxitude de onda de 400–700 nanómetros) usando electróns. Como todas as partículas materiais, os electróns teñen tanto propiedades de onda coma de partícula (ondas de materia), e as súas propiedades de onda significan que un feixe de electróns pode enfocarse e difractarse igual que o fai a luz. A lonxitude de onda dos electróns está relacionada coa súa enerxía cinética por medio da ecuación de de Broglie, que di que a lonxitude de onda é inversamente proporcional ao momento. Tendo en conta os efectos relativistas (xa que nun MET a velocidade dun electrón é unha fracción substancial da velocidade da luz, c ) a lonxitude de onda é
onde, h é a constante de Planck, m0 é a masa en repouso dun electrón e E é a enerxía cinética do electrón acelerado.
Fonte de electróns
miniatura|Disposición de compoñentes ópticos nun MET básico. esquerda|upright|miniatura|FIlamento de [[volframio estilo forquita nunha base illada.]] esquerda|upright|miniatura|Filamento de monocristal de [[Hexaboruro de lantano|LaB6.]] Desde a parte superior á inferior, un MET consta dunha fonte de emisión ou cátodo, que pode ser un filamento de volframio, un monocristal de hexaboruro de lantano (LaB6) ou un canón de emisión de campo. O canón está conectado a unha fonte de alta voltaxe (normalmente de ~100–300 kV) e emite electróns por emisión termiónica ou por emisión de electróns de campo no baleiro. No caso dunha fonte termiónica, a fonte de elecróns está montada nun cilindro de Wehnelt para proporcionar un foco preliminar dos electróns emitidos nun feixe mentres que tamén estabilizan a corrente usando un circuíto de retroalimentación pasivo. Unha fonte de emisión de campo usa no seu lugar eléctrodos electrostáticos chamados extractor, un supresor, e unha lente canón, con diferentes voltaxes en cada un, para controlar a forma do campo eléctrico e a intensidade preto do extremo agudo. A combinación do cátodo e estes primeiros elementos de lentes electrostáticas denomínase en conxunto "canón de electróns". Despois de que o feixe abandona o canón, é normalmente acelerado ata que acada a súa voltaxe final e entra na seguinte parte do microscopio: o sistema da lente condensadora. Despois, as lentes superiores do MET enfocan o feixe de electróns co tamaño e localización desexadas sobre a mostra.
A manipulación do feixe de electróns realízase usando dous efectos físicos. A interacción de electróns cun campo magnético causa que os electróns se movan de acordo doa regra da man esquerda, o que permite que os electroimáns manipulen o feixe de electróns. Adicionalmente, os campos electrostáticos poden causar que os electróns se desvíen nun ángulo constante. O acoplamento de dúas desviacións en direccións opostas cun pequeno espazo intermedio permite causar un desprazamento no camiño do feixe, permitindo cambiar a dirección do feixe.
Óptica
As lentes dun MET son o que lle dá a súa flexibilidade nos modos de funcionar e a capacidade de enfocar os feixes ata a escala atómica e magnificalos ata conseguir unha imaxe. Unha lente está normalmente feita dun solenoide enroscado en bobina case rodeado de materiais ferromagnéticos deseñado para concentrar o campo magnético da bobina nunha forma confinada precisa. Cando un electrón entra e abandona o campo magnético, describe espirais arredor das liñas do campo magnético curvado dunha maneira que actúa en gran medida igual a como unha lente de vidro ordinaria fai coa luz: é unha lente converxente. Pero, a diferenza dunha lente de vidro, unha lente magnética pode cambiar moi facilmente o seu poder de enfoque axustando a corrente que pasa polas bobinas.
Igual de importante para as lentes son as aperturas. Estes son buratos circulares en bandas delgadas de metal pesado. Algunhas son de tamaño e posición fixas e xogan un importante papel na limitación da xeración de raios X e na mellora do rendemento no baleiro. Outras poden ser cambiadas a vontade entre varios tamaños e as súas posicións poden axustarse. As aperturas variables despois da mostra permiten que o usuario seleccione o rango de posicións espaciais ou ángulos de dispersión de electróns para usalos na formación dunha imaxe ou un padrón de difracción.
Tipicamente, un MET consta de tres etapas de paso por lentes. As etapas son lentes condensadoras, lentes obxectivo e lentes proxectoras. As lentes condensadoras son as responsables da formación do feixe primario, mentres que as lentes obxectivo enfocan o feixe que atravesa a propia mostra (no modo de escaneado ou varrido do METV, hai tamén lentes obxectivo sobre a mostra para facer que o feixe de electróns incidente sexa converxente). As lentes proxectoras son utilizados para expandir o feixe na pantalla fluorescente ou outro dispositivo para captar a imaxe, como unha película. O aumento do MET débese á proporción de distancias entre o espécime e o plano de imaxe da lente obxectivo. As configuracións ópticas do MET difiren significativamente coas aplicacións, cos fabricantes que usan configuracións de lentes acostumadas, como instrumentos corrixidos para evitar a aberración esférica, ou METs que usan filtración de enerxía para corrixir a aberración cromática dos electróns.
Reciprocidade
A reciprocidade úsase para comprender a microscopia electrónica de transmisión de varrido (METV ou STEM) no contexto familiar do MET e para obter e interpretar imaxes usando a METV.
Pantalla e detectores
Os factores clave cando se considera a detección de electróns inclúen a eficiencia cuántica de detección, a función de dispersión de punto, a función de transferencia de modulación, o tamaño de píxel e o tamaño do array, o ruído, a velocidade do lector de datos e a dureza da radiación.
Os sistemas de presentación da imaxe nun MET constan dunha pantalla fluorescente, que pode estar feita dun fino sulfuro de cinc particulado (10–100 μm), para a observación directa polo operador, e un sistema de rexistro de imaxes, como unha película fotográfica, unha pantalla de YAG dopada acoplada con CCDs, ou outros detectores dixitais. Tipicamente, estes dispositivos poden ser retirados ou inseridos no camiño do feixe segundo se require. (A película fotográfica xa non se usa). O primeiro informe do uso dun deector de dispositivo acoplado a carga (CCD) para un MET fíxose en 1982, pero o uso desta tecnoloxía non se espallou ata finais da década de 1990/principios da de 2000. Os sensores de píxel activo monolíticos (MAPSs) tamén se usaron nos METs. Os detectores CMOS, que son máis rápidos e máis resistentes a danos por radiación que os CCDs, foron usados nos METs desde 2005. A inicios da década de 2010, outros desenvolvementos da tecnoloxía de CMOS permitiu a detección de contaxes dun só electrón ("modo contaxe"). Estes Detectores de Electróns Directos están dispoñibles nas compañías Gatan, FEI, Quantum Detectors Limited e Direct Electron.
Compoñentes
miniatura|A fonte de electróns do MET está na súa pate superior, onde o sistema de lentes (4, 7 e 8) enfoca o feixe de electróns sobre o espécime e despois proxéctao na pantalla de visualización (10). O control do feixe está á dereita (13 e 14). Un MET está formado por varios compoñentes, que inclúen un sistema de baleiro no cal viaxan os electróns, unha fonte de emisión de electróns para xerar a corrente de electróns, unha serie de lentes electromagnéticas, así como placas electrostáticas. Os dous últimos permiten ao operador guiar e manipular o feixe como se precise. Tamén cómpre un dispositivo que permita a inserción dos espécimes, o seu desprazamento unha vez dentro e a súa retirada do camiño do feixe. Finalmente, utilízanse dispositivos para crear unha imaxe a partir dos electróns que saen do sistema.
Sistema de baleiro
É importante evitar a interacción dos electróns cos gases do aire no seu percorrido. Para incrementar o camiño libre medio da interacción entre o gas e os electróns, un TEM estándar é baleirado ata baixas presións, tipicamente da orde de 10−4 Pa. A necesidade disto é dobre: primeiro para respectar a marxe que hai na diferenza de voltaxe entre o cátodo e a terra sen que se xere un arco, e segundo para reducir a frecuencia de colisión de electróns con átomos de gas do aire ata niveis insignificantes; este efecto caracterízase polo camiño libre medio. Os compoñentes do MET tales como os soportes do espécime e cartuchos de película deben inserirse rutineiramente ou substituírse, para o que cómpre un sistema coa capacidade de recrear o baleiro de forma regular. Para iso os METs están equipados con múltiples sistemas de bombeo e compartimentos estancos que non están selados ao baleiro permanentemente.
O sistema de baleiro para evacuar o aire do interior do MET ata unha presión operativa comprende varias etapas. Inicialmente, conséguese un baleiro baixo ou aproximado usando unha bomba de paletas rotatoria ou unha bomba de diafragma establecendo unha presión suficientemente baixa que permita a operación dunha bomba turbomolecular ou bomba de difusión que estableza o nivel de baleiro alto necesario para as operacións. Para que a bomba de baleiro baixo non teña que funcionar continuamente, mentres que funcionan continuamente as bombas turbomoleculares, pode conectarse o lado do baleiro dunha bomba de baixa presión a cámaras que acomodan os gases extraídos pola bomba turbomolecular. As seccións do MET poden illarse usando aberturas que limitan a presión para permitir ter diferentes niveis de baleiro en áreas específicas, como un baleiro alto de 10−4 a 10−7 Pa ou maior no canón de electróns nos METs de emisión de campo ou de alta resolución.
Os METS de alta voltaxe necesitan baleiros ultraaltos da orde de 10−7 a 10−9 Pa para impedir a xeración dun arco eléctrico, especialmenre no cátodo do MET. Para iso, nos METs de alta voltaxe pode funcionar un terceiro sistema de baleiro, co canón illado da cámara principal por medio de válvulas de comportas ou cunha abertura de bombeo diferencial (un pequeno burato que impide a difusión de moléculas de gas na área do canón de alto baleiro máis rápido do que poden ser bombeadas fóra). Para estas presións moi baixas utilízase unha bomba iónica ou un material desgasificador.
Ter un baleiro escaso no MET pode causar varios problemas desde a deposición de gas dentro do MET sobre o espécime mentres se observa nun proceso coñecido como deposición inducida por feixe de electróns, ata danos máis graves no cátodo causados polas descargas eléctricas. O uso dunha trampa fría para adsorber gases sublimados nas proximidades dun espécime elimina en gran medida os problemas causados porque o baleiro causa a sublimación do espécime.
Platina do espécime
miniatura|"Grella" de malla para portar a mostra no MET, con seccións de [[ultramicrotomía.]] O deseño das platinas para o espécime do MET comprende cámaras estancas para inserir nelas o soporte do espécime no baleiro cunha mínima perda de baleiro noutras áreas do microscopio. Os soportes do espécime teñen un tamaño estándar de grella para a mostra ou espécime autosoportante. Os tamaños de grella de MET estándar son de 3,05 mm de diámetro, cun grosor e tamaño de malla que varia de 100 μm a só uns poucos microns. A mostra sitúase na área da malla e ten un diámetro de aproximadamente 2,5 mm. Os materiais habituais das grellas son o cobre, molibdeno, ouro ou platino. Esta grella sitúase no soporte da mostra, que se emparella coa platina do espécime. Hai unha ampla variedade de deseños de platinas e soportes, dependendo do tipo de experimento se se vaia facer. Ademais das grellas de 3,05 mm, tamén se usan, aínda que máis raramente, as de 2,3 mm. Estas grellas eran utilizadas especialmente en ciencias mineralóxicas, nas que cómpre un alto grao de inclinación e onde o material do espécime pode ser extremadamente escaso. Os espécimes transparentes aos electróns teñen un grosor xeralmente menor de 100 nm, mais este valor depende da voltaxe de aceleración.
Unha vez inserida a mostra no MET, esta ten que manipularse para localizar as rexións de interese sobre as que incida o feixe, como na difracción dun só cristalito nunha orientación específica. Para acomodar isto, a platina do MET permite mover a mostra no plano XY, axustar a altura Z e normalmente ten unha soa dirección de inclinación paralela ao eixe dos soportes de entrada lateral. Pode ser posible tamén a rotación da mostra en platinas e soportes de difracción especializados. Algúns METs modernos proporcionan a capacidade de usar dous ángulos de movemento de inclinacións ortogonais con deseños de soportes especializados chamados soportes de mostra de dobre inclinación. Algúns deseños de platinas, como as de entrada pola parte superior ou platinas de inserción vertical, que nalgún momento foron comúns en estudos feitos con MET de alta resolución, poden simplemente dispoñer só de traslación X-Y. Os criterios de deseño das platinas dos METs son complexos, debido aos requirimentos simultáneos de restricións mecánicas e electrón-ópticas e disponse de modelos especializados para diferentes métodos.
Unha platina de MET debe ter a capacidade de servir de soporte ao espécime e poder manipularse para situar a rexión de interese no camiño do feixe de electóns. Como o MET pode funcionar nunha ampla gama de aumentos, a platina debe á vez ser moi resistente á desviación macánica, con requirimentos de tan só uns poucos nm/minuto e poder moverse varias μm/minuto, cunha exactitude de reposicionamento da orde de nanómetros. Os deseños iniciais dos METs cumprían con isto por medio dun complexo conxunto de dispositivos mecánicos de control, que permitían que o operador controlase finamente o movemento da platina con diversas barras rotatorias. Os aparellos modernos poden utilizar deseños de platinas eléctricas, cun parafuso xunto cun motor paso a paso, que proporcionan ao operador un input de platina por computadora, como un joystick ou trackball.
Hai dous deseños principais para platinas de METs, os de entrada lateral e os de entrada pola parte superior. Cada deseño debe acomodar o soporte correspondente para poder inserir o espécime sen danar a delicada óptica do MET nin deixar que entre gas nos sistemas do MET nos que se fixo o baleiro.
miniatura|Diagrama dun soporte de mostra con inclinación nun só eixe para a inserción no [[goniómetro do MET. A inclinación do soporte conséguese pola rotación de todo o goniómetro|esquerda|upright=1.35]] O máis común é o soporte de entrada lateral, no cal o espécime sitúase preto do extremo dunha longa barra metálica (de latón ou aceiro inoxidable), co espécime colocado plano nunha pequena perforación. Ao longo da barra hai varios aneis de baleiro de polímero que permiten a formación dun selo de baleiro de calidade suficiente, cando se insiren na platina. A platina está deseñada para acomodar a barra, situando a mostra entre ou preto da lente obxectivo, dependendo do deseño do obxectivo. Cando se insire o soporte de entrada lateral na platina, este ten o seu extremo dentro do baleiro do MET e a base está exposta á atmosfera, a cámara estanca formada polos aneis de baleiro.
Os procedementos de inserción para os soportes de MET de entrada lateral tipicamente implican a rotación da mostra para activar microinterruptores que inician a evacuación do aire da cámara estanca antes de que se insira a mostra na columna do MET.
O segundo deseño é o de soporte de entrada superior, que consiste nun cartucho de varios centímetros de longo cun burato perforado no eixe do cartucho. O espécime cárgase no burato, posiblemente usando un pequeno anel parafuso para soster a mostra no seu lugar. Ese cartucho insírese nunha cámara estanca co burato perpendicular ao eixe óptico do MET. Cando está selado, a cámara estanca manipúlase para empurrar o cartucho de tal modo que o cartucho quede no seu lugar, onde o burato perforado queda aliñado co eixe do feixe, de tal maneira que o feixe viaxa polo burato do cartucho e chega ao espécime. Tales deseños non se poden inclinar sen bloquear o camiño do feixe ou interferir coa lente obxectivo.
Canón de electróns
miniatura|upright=1.35|Diagrama dunha sección transversal da ensamblaxe dun canón de electróns, ilustrando a extracción dos electróns.
O canón de electróns está formado por varios compoñentes: o filamento, un circuíto de polarización, un cilindro Wehnelt e un ánodo de extracción. Ao conectar o filamento coa fonte de enerxía de compoñente negativo, os electróns poden ser "bombeados" desde o canón de electróns á placa do ánodo e a columna do MET, completando así o circuíto. O canón está deseñado para crear un feixe de electróns que sae do conxunto da ensamblaxe cun determinado ángulo, coñecido como semiángulo de diverxencia do canón, α. Ao construír o cilindro Wehnelt para que teña unha carga negativa maior que o propio filamento, os electróns que saen do filamento de maneira diverxente son, operando correctamente, forzados a adoptar un padrón converxente cuxo tamaño mínimo é o diámetro transversal do canón.
A densidade actual de emisión termiónica J, pode relacionarse coa función de traballo (ou traballo de extracción) do material emisor pola lei de Richardson onde A é a constante de Richardson, Φ é a función de traballo e T é a temperatura do material.
Lentes para electróns
miniatura|esquerda|Diagrama dunha lente de deseño de peza de polo dividido dun MET.
As lentes para electróns deséñanse para que actúen de maneira que emulen as lentes ópticas, ao enfocaren electróns paralelos a unha distancia focal constante. As lentes para electróns poden funcionar electrostaticamente ou magneticamente. A maioría das lentes para electróns para METs usan bobinas electromagnéticas para xerar unha lente convexa. O campo producido pola lente debe ser radialmente simétrico, xa que a desviación da simetría radial das lentes magnéticas causa aberracións como o astigmatismo e empeora as aberracións esférica e cromática. As lentes para electróns fabrícanse de ferro ou aliaxes de ferro-cobalto ou níquel-cobalto, como o permalloy. Estes son seleccionados polas súas propiedades magnéticas, como a saturación, histérese e permeabilidade magnéticas.
Os compoñentes inclúen o xugo, a bobina magnética, os polos, a peza polo e a circuitería de control externa. A peza polo debe fabricarse dunha maneira moi simétrica, xa que isto proporciona as condicións de fronteira do campo magnético que forma a lente. As imperfeccións na súa fabricación poden inducir graves distorsións na simetría do campo magnético, que induce distorsións que finalmente limitan a capacidade da lente de reproducir o plano do obxecto. As dimensións exactas do espazo libre, diámetro interno da peza polo e estreitamento progresivo, así como o deseño no seu conxunto da lente adoitan realizarse por análise dos elementos finitos do campo magnético, á vez que se consideran as restricións térmicas e eléctricas do deseño.
As bobinas que producen o campo magnético están localizadas no xugo da lente. As bobinas poden conter unha corrente variable, pero normalmente usan alta voltaxe e, por tanto, cómprelles ter un illamento significativo para evitar cortacircuitar os compoñentes da lente. Os distribuidores térmicos sitúanse de modo que aseguren a extracción da calor xerada pola perda de enerxía pola resistencia do bobinado. Pode haber un sistema de arrefriamento do bobinado para facilitar a eliminación da calor.
Aperturas
As aperturas poden ser aperturas fixas dentro da columna, como as da lente condensadora, ou aperturas móbiles, que poden inserirse ou retirarse do camiño do feixe, ou movidas nun plano perpendicular ao camiño do feixe. As ensamblaxes das aperturas son aparellos mecánicos que seleccionan os diferentes tamaños de apertura, que pode usar o operador para regular a intensidade e efecto de filtrado da apertura. As ensamblaxes de apertura adoitan estar equipadas con micrómetros para mover a apertura, necesarios durante a calibración óptica.
Métodos de obtención da imaxe
Os métodos de obtención da imaxe no MET usan a información contida nas ondas dos electróns que saen da mostra para formar unha imaxe. As lentes proxectoras permiten o posicionamento correcto desta distribución de ondas de electróns no sistema de visualización. A intensidade observada I, da imaxe, asumindo unha calidade suficientemente alta do dispositivo que forma a imaxe, pode ser aproximada como proporcional ao valor absoluto do tempo medio ao cadrado da amplitude da función de onda dos electróns. A onda que forma o feixe de saída denótase como Ψ.
Diferentes métodos de obtención de imaxes intentan modificar as ondas dos electróns que saen da mostra de modo que proporcionen información sobre a mostra ou sobre o propio feixe. Da ecuación anterior pode deducirse que a imaxe observada depende non só da amplitude do feixe, senón tamén da fase dos electróns, aínda que os efectos de fase poden a miúdo ser ignorados a baixos aumentos. As imaxes de resolucións maiores requiren mostras máis finas e maiores enerxías dos electróns incidentes, o que significa que xa non se pode considerar que a mostra estea absorbendo electróns (é dicir, polo efecto da lei de Beer). En lugar diso, a mostra pode ser modelada como un obxecto que non cambia a amplitude da función de onda dos electróns entrantes, senón que modifica a fase da onda entrante; neste modelo a mostra coñécese como un obxecto de fase pura. Para espécimes o suficientemente finos, os efectos de fase dominan a imaxe, complicando a análise das intensidades observadas. Para mellorar o contraste da imaxe o MET pode funcionar cun lixeiro desenfoque para mellorar o contraste, debido á convolución pola función de transferencia de contraste do MET, que normalmente diminuiría o contraste se a mostra non é un obxecto de fase débil. miniatura|Visión esquemática da obtención da imaxe e modos de difracción no MET.
A figura da dereita mostra os dous modos de funcionar básicos dos METs: modos Imaxe e Difracción. En ambos os casos o espécime ilumínase co feixe paralelo, formado por polo feixe de electróns ao que se lle deu forma co sistema de lentes condensadoras e a apertura do condensador. Despois da interacción coa mostra, na superficie de saída do espécime hai dous tipos de electróns: non dispersados (que corresponden co feixe brillante cental no padrón de difracción) e dispersados (que cambian as súas traxectorias debido á interacción co material).
No modo Imaxe a apertura do obxectivo insírese nun plano focal posterior da lente obxectivo (onde se forman puntos de difracción). Se se usa a apertura do obxectivo para seleccionar só o feixe central, os electróns transmitidos pasan pola apertura, mentres que todos os demais son bloqueados, e obtense unha imaxe de campo brillante (imaxe CB ou, en inglés, BF). Se permitimos pasar o sinal dun feixe de difracción, recíbese unha imaxe de campo escuro (imaxe CE ou, en inglés, DF). O sinal seleccionado amplíase e proxéctase na pantalla (ou nunha cámara) coa axuda de lentes intermedias e proxectoras. Así obtense unha imaxe da mostra.
No modo Difracción pode usarse unha apertura de área seleccionada para determinar con máis precisión a área do espécime da cal se mostrará o sinal. Cambiando a forza da corrente da lente intermedia, o padrón de difracción proxéctase nunha pantalla. A difracción é unha ferramenta moi poderosa para facer a reconstución dunha célula e a determinación da orientación dun cristal.
Formación do contraste
O contraste entre dúas áreas adxacentes nunha imaxe de MET pode definirse como a diferenza nas densidades electrónicas no plano da imaxe. Debido á dispersión do feixe incidente causada pola mostra, a amplitude e fase da onda do electrón cambian, o cal ten como resultado un contraste de amplitude e contraste de fase, respectivamente. A maioría das imaxes teñen ambos os compoñentes do contraste.
O contraste de amplitude obtense debido á eliminación dalgúns electróns ante o plano da imaxe. Durante as súas interaccións co espécime algúns dos electróns pérdense debido á absorción, ou debido á dispersión a ángulos moi altos máis alá da limitación física do microscopio ou son bloqueados pola apertura do obxectivo. Aínda que as dúas primeiras perdas se deben ao espécime e á construción do microscopio, o operador pode utilizar a apertura do obxectivo para mellorar o contraste.
miniatura|Demostración dos contrastes CB e CE. Imaxe de MET dunha pelicula de [[platino|Pt policristalino.]]
A figura da dereita mostra unha imaxe de MET (a) e o correspondente padrón de difracción (b) dunha película de Pt policristalino tomada sen unha apertura de obxectivo. Para mellorar o contraste nas imaxes do MET debería reducirse o número de feixes dispersados como visible no padrón de difracción. Isto pode facerse seleccionando unha determinada área no plano focal posterior como o feixe central soamente ou un feixe (ángulo) difractado específico, ou combinacións de ditos feixes. Seleccionando deliberadamente unha apertura de obxectivo que só deixa pasar o feixe non difractado alén do plano focal posterior (e no plano da imaxe), créase unha imaxe de campo brillante (CB) (c); mentres que se se bloquea o feixe central non difractado, pódese obter imaxes de campo escuro (CE) como as que se mostran en (d-e). As imaxes CE (d-e) obtivéronse seleccionando feixes difractados indicados no padrón de difracción con círculos (b) usando unha apertura no plano focal posterior. Os grans nos cales se dispersaron os electróns nestes puntos de difracción aparecen máis brillantes. Máis adiante daranse máis detalles sobre a formación do contraste de difracción.
Hai dous tipos de contraste de amplitude: de masa-grosor e de difracción. Primeiro, consideremos o contraste de masa–grosor. Cando o feixe ilumina dúas áreas veciñas con baixa masa (ou grosor) e alta masa (ou grosor), a rexión máis pesada dispersa os electróns a ángulos maiores. Estes electróns fortemente dispersados están bloqueados no modo do MET CB pola apertura do obxectivo. Como resultado, as rexións máis pesadas aparecen máis escuras nas imaxes CB (teñen baixa intensidade). O contraste de masa-grosor é máis importante para materiais amorfos non cristalinos.