06/04/2016CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES

CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES

MICROSCOPÍA OPTICA

Escuela de Ingeniería Metalúrgica

06/04/2016CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES

CARACTERIZACIÓN POR MICROSCOPÍA

La microscopia es la técnica de producir imágenes visibles odetalles demasiado pequeños para ser percibidos a simplevista, resultado de la interacción de la materia con una fuentede luz o de electrones

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CARACTERIZACIÓN POR MICROSCOPÍA

Si bien el microscopio es el elemento central de lamicroscopía, el uso del mismo requiere para producirlas imágenes adecuadas, de todo un conjunto demétodos y técnicas afines pero extrínsecas al aparato.

Algunas de ellas son, técnicas de preparación y manejode los objetos de estudio, técnicas de salida,procesamiento, interpretación y registro de imágenes,etc.

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AUMENTO Y RESOLUCIÓN

Un microscopio aparte de tener la capacidad de dar unAUMENTO al tamaño de grano de la imagen de lamuestra, también tiene PODER RESOLUTIVO, esto es lacapacidad de mostrar distintos y separados dos puntosmuy cercanos.

Cuanto mayor sea el poder resolutivo, mayor será ladefinición de un objetivo.

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Se refiere al uso de microscopios que usen luz visiblecon el fin de visualizar u observar muestras. Existenvarios tipos de microscopía óptica:

• Microscopio óptico compuesto: Tiene varias lentesy usan luz visible como fuente de iluminación. Consus lentes permite aumentar el tamaño de lamuestra gracias a los rayos luminosos que vienende la fuente de luz y pasan por el condensadorhasta llegar a la muestra, luego los rayos pasan através de la lente del objetivo (lentes de 10X, 40 X y100X) y puede finalmente observarse la muestra enel ocular.

MICROSCOPÍA ÓPTICA

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Microscopio óptico compuesto

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• Microscopio de contraste de fase: Con la ayuda de undiafragma anular los rayos de luz de una fuente sereflejan o se difractan en la muestra, mientras queotros rayos la atraviesan, cuando ambos rayos se unenen los oculares se detecta muestras con mayordiferenciación de estructuras internas de células vivas.

Imágenes de Paramecium por microscopia óptica (MO). A la izquierda fotografía conmicroscopio de campo claro, en el centro con MO de campo oscuro y a la derechacon MO de contraste de fase (Tomado de Tortora et al. 2007).

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• Microscopio de fluorescencia: Se utilizanen muestras que fluorescen al exponerse ala luz ultravioleta. Algunas células lo hacende forma natural como las que contienenclorofila; en las que no fluorescennaturalmente se puede usar fluorocromosque absorben la longitud de onda (luz U.V) yemiten luz visible, que es de mayor longitudde onda. Con este tipo de microscopio lamuestra se observa brillante o fluorescentecontra un fondo oscuro.

Células epiteliales , triple coloración: núcleo(azul), microtubulos (verdes), actina (rojo). 200X(arriba) y 1000X (abajo).

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• Microscopía electrónica (ME)• Microscopio electrónico de barrido (MEB)• Microscopio electrónico de transmisión (MET)

Microfotografías de Paramecium con microscopía electrónica. Ala derecha imagen desde un microscopio electrónico detransmisión (MET) y a la derecha desde un microscopioelectrónico de barrido (MEB).

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Con la Microscopia podemos determinar característicasestructurales de los materiales como:

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• Tamaño de grano

• Tamaño, forma y distribución de las fases quecomprenden la aleación y de las inclusiones nometálicas

• Presencia de segregaciones y otras irregularidadesque pueden modificar las propiedades de un metal.

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MICROSCOPÍA ÓPTICA

EL MICROSCOPIO

Es un instrumento que permite observar objetos queson demasiado pequeños para ser vistos a simplevista. El tipo más común y el primero que se inventóes el microscopio óptico. Se trata de un instrumentoóptico que contiene dos o más lentes que permitenobtener una imagen aumentada del objeto y quefunciona por refracción.

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MICROSCOPÍA ÓPTICA

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Las lentes de un microscopio óptico son el condensador,el objetivo y el ocular.

• La luz que entra en el sistema debe enfocarse sobre lapreparación y para esto se utiliza el condensador.Elevando o bajando el condensador puede alterarse elplano del foco de luz y elegirse una posición queconsiga el foco preciso.

• El objetivo es la lente situada cerca del objeto que seobserva. El aumento primario del objetivo esproducido por la lente objetivo y la imagen setransmite al ocular

• En el ocular se realiza el aumento final

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Se deben considerar dos partes:

1. Parte Mecánica: sistema quemantiene en posición la parteóptica y se encuentra formada porpie, columna, tubo y platina.

2. Parte Óptica: comprende dossistemas de lentes convergentescentradas (objetivo y ocular),condensador, diafragma, fuenteluminosa.

PARTES DEL MICROSCOPIO

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Parte Mecánica

• Pie: sirve de base al instrumento, es sólido y muypesado.

• Columna: es un vástago vertical que parte del pie ysostiene al tubo y a la platina.

• Tubo: sostiene él o los oculares y los objetivos. Estosúltimos están colocados en un tambor giratoriollamado revolver.

• Platina: es el lugar donde se coloca el material aobservar. La platina presenta una abertura central, através de la cual pasa la luz, y un carro mecánico quepermite movilizar.

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Parte Óptica

• Objetivo: llamado así porque se halla próximo al objetoa examinar. Es un sistema de lentes ubicadas en la parteinferior del tubo.

• Ocular: es llamado de ésta forma porque se hallapróximo al ojo del observador.

• Condensador: recibe la luz y la intensifica, permitiendouna mayor claridad de la imagen.

• Diafragma: su función es la de graduar la cantidad de luzque reciba el objeto.

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• Fuente luminosa: es unalámpara que se encuentraal pie del microscopio.

• Portafiltro: es el lugardonde se coloca un filtro,generalmente de colorazul, para obtener una luzhomogénea y parecida ala luz natural. En algunosmodelos de microscopioel filtro esta incorporadoa la lámpara.

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Los malos resultados en la observación pueden ser debidos:

• A la iluminación• Condensador bajo• Diafragma muy cerrado• Filtros• Al enfoque• Objetivo fuera de lugar• Lente, objetivo u ocular sucio• Movimientos muy rápidos del tubo.

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MICROSCOPIO METALOGRAFICO

1. AUMENTOS.

Se denomina aumento del microscopio (Am) a la relaciónsobre el tamaño de la imagen y el del objetivo.

D1 = distancia entre el ocular y la pantalla de protección,D2 = distancia entre el ocular y objetivo,M1 = aumento propio del ocular,M2 = aumento propio del objetivo,La amplificación total es función del producto de los aumentos del ocular y del objetivo.

Am = (D1/D2) M1 M2

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2. PODER DE RESOLUCION.

Se define como la capacidad de un objetivo para producirimágenes separadas y distintas de dos detalles del objeto muypróximos. Es función directa de la longitud de onda, λ, de la luzincidente e inversa del índice de refracción del medio, n, y delángulo de semi abertura de la lente objetivo, u. El poder deresolución queda cuantificado por medio de la distanciamínima, d, entre dos detalles que son observados o resueltospor el microscopio.Para el caso de haz incidente ancho paralelo en el objeto, secumple la expresión:

d = λ/2 n u

en donde las unidades de d son las mismas que las de λ

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3. PROFUNDIDAD DE CAMPO

Es también denominada penetración o resoluciónvertical del objetivo, es la capacidad de dar imágenesnítidamente enfocadas, cuando la superficie delobjeto no es completamente plana. La profundidad decampo es inversamente proporcional a los aumentospropios del objetivo, M2, al índice de refracción, n, delmedio y al ángulo de semiapertura del objetivo, u, esdecir:

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RECOMENDACIÓN IMPORTANTE

Empiece siempre la observación con el objetivo demenos aumentos, lo que facilita el enfoque,imposibilita que estropee las preparaciones oensucie los objetivos, además es indispensablepara regular la iluminación previa a la observaciónde mayor aumento y se obtiene una imagen deconjunto de la topografía de la estructura paracentrarse posteriormente en los puntos de mayorinterés para su observación a mayores aumentos.

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USOS

• Es posible realizar mediciones en los componentesmecánicos y electrónicos

• Permite efectuar el control de superficie y elanálisis óptico de los metales.

• Existen multitud de variedades dependiendo deltipo de objetivos, oculares, aumento máximopermitido, enfoque, etc.

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USOS EN LA INDUSTRIA

• Control de Calidad• Investigación• Producción en Procesos Industriales

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MICROSCOPÍA ÓPTICA

EJEMPLOS

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MICROSCOPÍA ÓPTICAEJEMPLOS

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CARACTERIZACIÓN POR MICROSCOPÍASi hacemos uso de los electrones hablamos de la microscopiaelectrónica: Si la muestra es muy delgada(20 a 100nm) seráMicroscopia Electrónica de Transmisión (TEM), y si es masgruesa haremos uso de la Microscopia Electrónica de Barrido(SEM)