Scanning Electron Microscope

SEM

Francisco Javier Lares Leyva 1200985Javier Diaz MeyerAlvaro Bravo R

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 Barrido-Transmisión (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

SecundariosSeñal 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 electrón-óptico 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/microscopio-sem.html#

http://fotos.lainformacion.com/ciencia-y-tecnologia/como-se-ven-las-cosas-bajo-un-microscopio-electronico_NkUwQxMUgtiiVvM6FGPMC6/