Microscopia electrónica de barrido

Microscopia electrónica de barrido

Introducción

La posibilidad de observar muestras íntegras y en sus tres dimensiones mediante la microscopía electrónica, fue hecha realidad con la aparición del microscopio electrónico de scanning (SEM) o de barrido, en el año 1965. Gracias a este invención se avanzado en estudio tanto en material biológico como en el campo inorgánico [1].

Historia

El origen de la microscopía electrónica de barrido se da desde que DeBrogile diera el funcionamiento teórico de que los haces de electrónicos tiene propiedades de radiación electromagnéticas y por lo tanto pudieran ser similares a la luz, Bush llego a la práctica las primeras lentes electromagnéticas y electrostáticas para haces de electrones acelerados.

Subsecuentemente diversos grupos de científicos pensaron que estos lentes podrían disponerse para amplificar imágenes y de esa forma realizar una microscopia electrónica.

Von Ardenne demostró en 1933 que se podía recoger electrones secundarios emitidos por la superficie de una muestra bombardeada por un haz de electrones acelerados por una diferencia de potencial de 1200 voltios [2].

Concepto

¿Qué es un microscopio electrónico de barrido?

El MEB proporciona imágenes y datos físico - químicos de la superficie de un cuerpo en generalmente opacos a los electrones, por medio de una delgadísimo haz de electrones que recorren la muestra [3].

El microscopio electrónico de barrido, conocido por sus siglas inglesas SEM, utiliza electrones en lugar de luz para formar una imagen. Para lograrlo, el equipo cuenta con un dispositivo (filamento) que genera un haz de electrones para iluminar la muestra y con diferentes detectores se recogen después los electrones generados de la interacción con la superficie de la misma para crear una imagen que refleja las características superficiales de la misma, pudiendo proporcionar información de las formas, texturas y composición química de sus constituyentes [4].

Escala de tamaños capaces de ser visualizados con diferentes tipos de microscopios

Ilustración 1: escala de medición del SEM

Funcionamiento:

Consiste en hacer inducir un barrido de haz de electrones sobre la muestra. La muestra (salvo que ya sea conductora) esta generalmente recubierta por una capa muy fina de oro y carbón, lo que le otorga propiedades conductoras. La técnica de preparación de la muestra se denomina “sputtering” o pulverización catódica.

Al alcázar el haz la superficie de la muestra se genera principalmente las siguientes partículas.

Electrones electro dispersados (e1)

Electrones secundarios (e2)

A demás de radiación electromagnética (rayos X) y otras partículas menos significativas. El microscopio se encuentra equipado internamente con unos detectores que recogen la energía y la transforman en las siguientes imágenes de datos:

Detector de electrones secundarios: (SEI – Secundary electron image) con los que obtenemos las imágenes de alta resolución.

Detector de electrones electro dispersados: (BEI – Backscattered electron image) con menor resolución de imagen pero mayor contraste para obtener la topografía de la superficie.

Detector de energía dispersiva: (EDS – Energy dispersive spectrometer) detector de rayos X generados y permite realizar un análisis espectro grafico de la composición de la muestra [3].

En el microscopio electrónico de barrido, un campo magnético permite enfocar los rayos catódicos (electrones) y obtener una imagen tridimensional, proporcionada aumentos de imagen de 200.000 veces sus diámetros.

La muestra es colocada en un pequeño espacio, al cual se le hace vacío después de cerrada la puerta. La puerta tiene tres palancas que el operador usa para: subir y bajar la muestra, rotar la muestra y acercarla o alejarla.

Un haz delgado de electrones, es producido en la parte superior del microscopio por medio del calentamiento de un filamento metálico (10-30 KV). El rayo de electrones primarios sigue un recorrido a través de la columna de vacío del microscopio, esto con el propósito, de evitar la dispersión de los electrones. El trayecto del haz de electrones es enseguida modificado por un conjunto de bobinas deflectoras que lo hacen recorrer la muestra punto por punto y a lo largo de líneas paralelas (barrido), y a su vez atraviesa las lentes condensadoras o electromagnéticas que le permiten ser reenfocado o centrado hacia la muestra. Posteriormente, el diámetro del haz de electrones puede ser modificado al pasar por las lentes objetivas que controlan la cantidad de electrones dentro de este. Cuando los electrones primarios golpean la muestra, son emitidos electrones secundarios por el propio espécimen. Estos electrones secundarios son atraídos por un colector donde se aceleran y se dirigen al escintilador, donde la energía cinética Es convertida en puntos de mayor o de menor luminosidad, es decir, en

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