El microscopio de luz ultravioleta es un tipo de microscopio muy similar a un microscopio óptico convencional pero con una diferencia esencial: utiliza luz ultravioleta en lugar de luz visible.
La diferencia principal entre la luz ultravioleta y la luz visible es la longitud de onda. Mientras que la luz visible por el ojo humano tiene una longitud de onda de entre 380 y 740 nanómetros, la luz ultravioleta está contenida entre aproximadamente 10 y 380 nanómetros.
En los microscopios de luz ultravioleta la muestra no se ilumina con luz visible proveniente de un foco sino que se ilumina mediante una fuente de luz ultravioleta. Estas ondas de luz no son directamente visibles por el ojo humano. De hecho, podrían ser muy dañinas por el ojo si intentáramos verlas directamente. Por este motivo, los microscopios de luz ultravioleta funcionan con sensores digitales en lugar de directamente con oculares.
La resolución que puede alcanzar un microscopio depende siempre de la longitud de onda que se utiliza para iluminar la muestra. Cuanto más baja es la longitud de onda, mayor nivel de detalle puede llegar a distinguirse. Por este motivo, los microscopios de luz ultravioleta tienen mejor resolución que los microscopios ópticos.
A continuación te presentamos una explicación en detalle de todos los aspectos interesantes de este tipo de microscopio. Esto incluye una explicación de su funcionamiento, sus ventajas y desventajas, la historia de su invención así como un listado de las aplicaciones de este tipo de microscopía.
Funcionamiento de un microscopio de luz ultravioleta
El elemento principal de un microscopio de luz ultravioleta es una fuente de rayos ultravioleta. Mientras que en los microscopios ópticos se utiliza una bombilla incandescente o un emisor LED para iluminar la muestra, los microscopios de luz ultravioleta utilizan lámparas de mercurio o xenón.
La luz ultravioleta se dirige a continuación hacia la muestra, montada en una platina como en los microscopios convencionales. En algunos casos, parte de la radiación ultravioleta es absorbida por la muestra, cosa que mejora el contraste de la observación.
La imagen aumentada de la muestra se genera a continuación a partir de las lentes en el sistema óptico del microscopio. Es importante tener en cuenta que el cristal del que están hechas las lentes de un microscopio convencional no deja pasar la luz ultravioleta. Por este motivo, las lentes en el campo de la microscopía ultravioleta se fabrican con materiales como el cuarzo o la fluorita.
En el caso de los microscopios ultravioletas, la imagen aumentada no puede ser observada directamente a través de unos oculares ya que la radiación ultravioleta podría dañar las células de los ojos.
Por este motivo, estos microscopios vienen equipados con un sensor que reacciona a la luz ultravioleta incidente y reconstruye la imagen de la muestra. Este sensor puede estar basado en técnicas de fluorescencia, fotografía o tecnología digital.
A continuación, la imagen del sensor puede ser observada directamente en una pantalla de fluorescencia o transmitida a un ordenador.
Ventajas de la microscopía ultravioleta
La principal ventaja de la microscopía ultravioleta es la mayor resolución que puede alcanzar en relación a los microscopios convencionales de luz visible. Esta mayor resolución es también el objetivo que motivó la invención de este tipo de microscopía.
Tal y como se ha indicado anteriormente, una menor longitud de onda permite siempre alcanzar un mayor nivel de resolución, es decir, más detalle. La longitud de las ondas ultravioletas es ligeramente inferior a las de la luz visible. Por este motivo, con el microscopio ultravioleta puede llegar a observarse un mayor nivel de detalle.
Además de la resolución otras de las ventajas importantes de esta técnica es que proporciona un mejor contraste para algún tipo de muestras. Esto es debido a que ciertas muestras biológicas, por ejemplo algunas proteínas y aminoácidos, absorben parte de la radiación ultravioleta. En consecuencia, el contraste en las regiones donde estos elementos están presentes aumenta. Esto permite observar detalles y estructuras biológicas que son transparentes cuando se observan con un microscopio óptico.
Desventajas de la microscopía ultravioleta
La desventaja más importante de este tipo de microscopios es que no permiten observar la muestra directamente a través de los oculares.
La observación siempre se hace a partir de pantallas de fluorescencia o digitales. Esto hace que este tipo de microscopio sea menos versátil que un microscopio óptico convencional. Muchas veces, la ligera mejora que proporciona en términos de resolución no justifica las dificultades técnicas que comporta su operación.
Además, existen otras técnicas de microscopía con un nivel de dificultad de operación similar pero que pueden proporcionar resultados mucho mejores. Este el caso de los microscopios electrónicos, que utilizan un haz de electrones en lugar de ondas de luz o ultravioleta. Estos microscopios tampoco permiten observar la muestra directamente pero el nivel de resolución que alcanzan es muy superior al de los microscopios de luz ultravioleta.
Inicialmente, este tipo de microscopios fueron interesantes para la observación de proteínas o aminoácidos debido al mejor contraste que proporcionan en este campo. Sin embargo, otras técnicas como el microscopio de contraste de fases también permiten la observación de estos elementos y en muchos casos su operación es más sencilla, de modo que han desplazado a los microscopios de luz ultravioleta.
Historia del microscopio de luz ultravioleta
El microscopio de luz ultravioleta fue inventado por los científicos August Köhler y Moritz von Rohr en 1904. En aquellos años los dos eran trabajadores de la empresa fabricante de microscopios fundada por Carl Zeiss.
(Fuente: Zeiss Microscopy, Licencia: CC BY-SA 2.0)
La idea de construir un microscopio de luz ultravioleta se basó en el cálculo de que utilizando ondas de menor longitud de onda sería posible alcanzar mayores niveles de resolución.
Los dos científicos lograron poner en práctica esta idea, pero no sin modificar sustancialmente algunos de los elementos de la microscopía conocidos hasta el momento. Por ejemplo, tuvieron que sustituir las tradicionales lentes de cristal por lentes de cuarzo y utilizar luz reflejada en lugar de luz transmitida.
Durante la primera mitad del siglo XX la microscopía ultravioleta fue vista como un tipo de microscopía con gran potencial. En concreto, estos microscopios permitieron estudiar en detalle procesos biológicos que no podían ser observados con los microscopios convencionales.
Posteriormente, se desarrollaron nuevas técnicas de microscopía también con gran potencial que dejaron a la microscopía ultravioleta en un segundo plano. Una de ellas es la microscopía de contraste de fases, inventada en 1932 por el físico neerlandés Frits Zernike.
La invención del microscopio de luz ultravioleta sentó las bases para un nuevo tipo de microscopía conocida como microscopía de fluorescencia.
Este tipo de microscopio también sirvió para demostrar que otros tipos de microscopía no basados en luz visible eran posibles. Esto alentó el interés técnico en otras formas de microscopía y acabó dando lugar a técnicas conocidas hoy en día, como la microscopía electrónica.
Aplicaciones del microscopio ultravioleta
Los microscopios de luz ultravioleta se utilizan en todo tipo de campos entre los que destacan las aplicaciones en la industria farmacéutica y en la producción de materiales semiconductores.
Dentro de la industria farmacéutica, este tipo de microscopios permiten la observación de la cristalización de proteínas, la detección de contaminantes y algunos procesos concretos de control de calidad.
En el campo de la producción de semiconductores estos microscopios son también importantes en los tests de control de calidad así como en todo tipo de procesos relacionados con el desarrollo de nuevos materiales.
Resumen
- El microscopio de luz ultravioleta utiliza ondas electromagnéticas con una longitud de onda más corta que las ondas de luz visible.
- Este tipo de microscopio ofrece una resolución ligeramente superior a la del microscopio óptico convencional.
- Para su funcionamiento requiere el uso de lentes de cuarzo o fluorita dado que las ondas ultravioleta no pueden pasar a través del cristal.
- La imagen en estos microscopios no puede ser vista directamente a través de los oculares sino que se observa en pantallas de fluorescencia o digitales.
- Este tipo de microscopía fue inventada por August Köhler y Moritz von Rohr en 1904.