Scanning Electron Microscope
SEM
Francisco Javier Lares Leyva
Javier Diaz Meyer
Alvaro Bravo R
1200985
Microscopio Electrónico
de Barrido
Utiliza un haz de electrones en lugar de un
haz de luz para formar una imagen.
Tiene una gran profundidad de campo, la
cual permite que se enfoque a la vez una
gran parte de la muestra.
Produce imágenes de alta resolución, que
significa que características espacialmente
cercanas en la muestra pueden ser
examinadas a una alta magnificación.
Su resolución está entre 3 y 20 nanómetros, dependiendo del
microscopio. Mientras que con el óptico es de 0.2
micrometros.
¿Cómo funciona?
La luz se sustituye por un haz
de electrones, los lentes por
electroimanes y las muestras se
hacen conductoras metalizando
su superficie.
Un detector recoge y amplifica la señal emitida por la interaccion del
haz de elctrones incidente con la muestra y en un tubo de rayos
catódicos (TV) se forma la imagen en 3D para ser observada y
fotografiada.
Al incidir el haz de electrones sobre la muestra,
interactúa con ella y se producen diversos fenómenos
que serán captados y visualizados en función del
detector que utilicemos.
Señales generadas en un SEM:
Electrones Secundarios. (Información topográfica de
la muestra.)
Electrones Retrodispersados (Composición
superficial de la muestra)
Rayos X (Facilitan información analítica)
Historia
El microscopio SEM se invento en 1931 por E.
Ruska y M. Knoll para la observacion de
superficial de materiales organicos e
inorganicos.
•
E.Ruska y M. Knoll en 1933 inventaron el
microscopio electronico de transmision
Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) por
el propio Knoll en 1935
•
En el año 1938 M. von Ardenne introduce un
sistema de barrido en un MET, lo que dio
lugar a un nuevo tipo de equipo, el
Microscopio Electrónico de BarridoTransmisión (MEBT).
Principios y Capacidades
Es necesario acelerar los electrones en un
campo eléctrico, lo cual se lleva a cabo en la
columna del microscopio, donde se aceleran
mediante una diferencia de potencial de 1.000
a 30.000 voltios. Los electrones acelerados
salen del cañón, y se enfocan mediante las
lentes condensadoras y objetiva, cuya función
es reducir la imagen del filamento, de manera
que incida en la muestra un haz de electrones
lo más pequeño posible.
•
Los electrones secundarios que se desprenden de
cada punto, se detectan mediante un cristal de
centello, cuya superficie se mantiene a un potencial
positivo de 10 a 12 kV.
•
El alto voltaje que se aplica a la grilla del detector
hace que los electrones secundarios, de baja
energía, recorran una trayectoria curva al dejar la
superficie de la muestra. Esto permite obtener
señales aún de regiones muy inclinadas con
respecto al detector
•
Las imágenes se proyectan en dos tubos de rayos
catódicos de alta resolución, que funcionan en
sincronización con el barrido electrónico de la
muestra.
Preparación de la
Muestra
Las muestras destinadas al SEM han de
cumplir dos condiciones: deben estar secas y
ser conductoras.
método de fijación y deshidratación química
en el laboratorio y que finaliza con secado por
punto crítico en o utilizar el método de fijación
física por criofijación.
Recubrimiento de la muestra con un material
que la haga conductora.
•
Recubrimiento de muestras en bajo vacío
•
Con este método se realizan dos tipos de recubrimientos:
“sputtering” de oro para obtener las mejores condiciones de
imagen y, si se requiere microanálisis por rayos X, el
recubrimiento por hilo de carbono.
•
Recubrimiento de muestras en alto vacío
•
Sus aplicaciones van más allá de la necesidad de obtener
una muestra conductora para el SEM. Consigue
recubrimientos de grano mucho más fino y está preparado
para realizar “spputtering” con distintos metales. También
trabaja por el método de evaporación, con lo que aumenta
el rango de posibles elementos de recubrimiento. Utiliza
electrodos de carbono para evaporarlo y obtener “films” que
recubren las rejillas destinadas al TEM
Proceso de formación y
digitalización de la imagen
La imagen entregada por el SEM se genera
por la interacción de un haz de electrones que
"barre" un área determinada sobre la
superficie de la muestra.
El color que se ve en las imágenes tomadas
con el SEM son en blanco y negro.
Detección de Electrones
Secundarios
Señal que se emplea normalmente para
obtener una imagen de la muestra.
Proporciona una imagen más real de la
superficie que estemos estudiando, se
considera un electrón secundario aquel que
emerge de la superficie de la muestra con una
energía inferior a 50 eV(electronvoltios)
Detección de Electrones
Retrodispersados
•
Señal compuesta por aquellos electrones que emergen
de la muestra con una energía superior a 50
eV(electronvoltios).
•
Provienen en su mayoría del haz incidente que rebota en
el material después de varias interacciones.
•
La intensidad de la señal:
•
Depende del numero atómico del material (a mayor
numero atómico mayor intensidad)
•
permite distinguir fases de un material de diferente
composición química.
inyección de análisis de
semiconductores
Se hace especialmente apropiado para examinar
las propiedades ópticas y electrónicas de los
materiales semiconductores.
Catodoluminiscencia
•
La catodoluminiscencia consiste en la emisión de luz
de materiales cristalinos que han sido sometidos a
excitación por un haz de electrones.
•
Cuando este haz es enfocado sobre la muestra, se
produce una variedad de interacciones entre
partículas
Microanálisis de Rayos X
La Microanálisis por Energía de Dispersion de Rayos X
es una herramienta básica y de especial interés en
áreas de aplicación tan variadas como el control de
calidad durante la fabricación de materiales, estudios
de procesos de difusión, de corrosión, caracterización
de contaminantes ambientales.
Resolución del SEM
Depende de la longitud de onda de los electrones y del sistema electrónóptico que produce el rayo de muestreo.
La resolución del SEM no es suficiente para mostrar átomos
individuales, como es posible con un microscopio TEM.
Puede mostrar un área mayor de la muestra
Tiene la habilidad de muestrear materiales gruesos
Tiene una variedad de modos analíticos para medir la composición y
propiedades de la muestra.
Dependiendo del instrumento su resolución varia entre 1 y 20 nm
El Hitachi S-5500 es el SEM de mas alta resolución con 0.4 nm de
resolución a 30kV (high-beam)
El Magellan XHR tiene la mejor resolución “low-beam” de 0.9nm a 1kV
3D en SEM
Se pueden obtener imágenes 3D mediante el
SEM utilizando métodos como:
photogrammetry (2 o 3 imágenes de una
muestra a diferentes angulos)
photometric stereo (uso de 4 imagenes de
un detector BSE)
Reconstrucción inversa utilizando
materiales que interactúen con los
electrones
Galería de imagenes
captadas con un SEM
Una larva de mosquito rodeada de
parásitos.
Mosca de escotilla
Cabeza de un
escarabajo
Escamas de tiburón blanco
Bibliografía
http://www.biologiasur.org/microscopiosem.html#
http://fotos.lainformacion.com/ciencia-ytecnologia/como-se-ven-las-cosas-bajo-unmicroscopioelectronico_NkUwQxMUgtiiVvM6FGPMC6/
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