8/6/2019 Reconocimiento de Un Microscopio Electrónico de Barrido- Carlos David Gonzales Lorenzo

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Reconocimiento de un Microscopio Electrónico de Barrido

Gonzales Lorenzo Carlos David

Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería

 E-mail: lorentz19_3abn@hotmail.com

El SEM es uno de los dos tipos de microscopios electrónicos que se conocen. La diferencia principal con elmicroscopio electrónico de transmisión (TEM) es la manera en que forman y magnifican la imagen, esto hace quela información que se obtenga de cada uno sea distinta. El SEM posibilita conocer la morfología superficial de lamuestra esto se debe a que en el SEM el haz de electrones se focaliza sobre la superficie de la muestra de formaque realiza un barrido siguiendo una trayectoria en zigzag. Los electrones que son emitidos de la muestra sonluego detectados y amplificados para formar la imagen deseada.

Palabras Claves: Microscopio Electrónico de Barrido (MEB).

The SEM is one of the two guys of electron microscopes that know themselves. The main difference with theelectron microscope of transmission ( TEM ) is the way in which they form and they magnify the image, thismakes that the information that is obtained of every one is different. The SEM makes it possible to know thesuperficial morphology of the sample this should to than in the SEM the electron beam is focalized on sample'ssurface so that he accomplishes a sweeping obeying a trajectory zigzag. The electrons that are emitted of thesample are next detected and amplified to form the desired image.

Key words: Scanning Electron Microscopy (SEM).

1. Introducción

Un microscopio electrónico es aquél que utilizaelectrones en lugar de fotones o luz visible paraformar imágenes de objetos diminutos. Losmicroscopios electrónicos permiten alcanzar unacapacidad de aumento muy superior a losmicroscopios convencionales. En el microscopioelectrónico, un haz de electrones incide sobre unamuestra y de la interacción de estos electrones con losátomos de la misma, surgen señales que son captadaspor algún detector o bien, proyectadas directamentesobre una pantalla.

Dentro de la familia de microscopios electrónicos, seencuentran el Microscopio Electrónico deTransmisión (TEM) y el Microscopio Electrónico deBarrido (SEM). Cada uno de ellos, permite el estudiode diferentes características de una muestra.

El SEM provee información sobre morfología ycaracterísticas de la superficie, mientras que con elTEM podemos observar la estructura interna ydetalles ultraestructurales.

El primer microscopio electrónico fue diseñadopor Ernst Ruska y Max Knoll entre 1925 y 1930,

quiénes se basaron en los estudios de Louis-Victor de Broglie acerca de las propiedades

ondulatorias de los electrones y el SEM fue diseñadoen 1981 por Ernst Ruska, Gerd Binnig y

Heinrich Rohrer. No cabe duda que estosmicroscopios permiten una aproximación profundaal mundo atómico y por tanto un gran avancepara las ciencias.

2. Microscopio Electrónico de Barrido (SEM)

El microscopio electrónico de barrido, tambiénconocido como SEM por sus siglas en inglesScanning Electron Microscopy, es un instrumentoque permite la observación y caracterización

superficial de materiales inorgánicos y orgánicos,entregando información morfológica del materialanalizado. A partir de él se producen distintostipos de señal que se generan desde la muestra y seutilizan para examinar muchas de sus características.

Con el SEM se pueden realizar estudios de losaspectos morfológicos de zonas microscópicas de losdistintos materiales con los que trabajan losinvestigadores de la comunidad científica y lasempresas privadas, además del procesamiento yanálisis de las imágenes obtenidas.

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Figura 4. Interior de la columna de un SEM 

2.4 Interacción del haz incidente con la

muestra en el SEM

Cuando el haz de electrones choca contra lamuestra, ocurren interacciones entre dichoselectrones y los átomos que componen la muestra. Deallí surgen señales tales como: electrones secundarios,electrones retro dispersados, rayos X característicos,electrones Auger y cátodo luminiscentes. Todas estasseñales se producen simultáneamente pero cada unade ellas son captadas por detectores diferentes.

Los electrones secundarios, son emitidos desde lamuestra como consecuencia de las ionizacionessurgidas de las interacciones inelásticas. Por estarazón, poseen baja energía (aproximadamente 50 eV).Ellos brindan una imagen de la morfología superficialde la muestra.

Los rayos X característicos, se producen por

transiciones de los electrones de la muestra entre losniveles que pueden ocupar en el átomo. Laproducción de rayos X es muy escasa en microscopia

por esta razón no son usados generalmente paraformar imágenes. Este tipo de radiación es medible apartir de Z = 8. La energía es del orden de KeV.

Los electrones retro dispersados, son aquellos queprovienen del haz y que al chocar con la muestraretornan por el mismo camino de incidencia.

Los electrones Auger, se producen cuando unelectrón es arrancado de una de las capas internas delátomo, dejando una vacante o hueco, un electrón deun nivel de energía externo puede caer en estavacancia, resultando en un exceso de energía. Esteexceso de energía es frecuentemente liberada por laemisión de un fotón, aunque también puede sertransferida a otro electrón, el cual es emitido delátomo.

También ocurre que algunos electrones se quedandentro de la muestra, estos reciben el nombre deelectrones absorbidos.

3. El Hitachi S500

Este es un modelo de microscopio electrónico debarrido antiguo (aproximadamente de los 70), el

 Hitachi S500, que se muestra en la figura 5.

Figura 5. Microscopio electrónico de barrido Hitachi

S500.

El tablero principal de control, figura 6, tiene lassiguientes partes:

1. Control de alto voltaje y filamento.2. Iluminación, brillo y contraste.3. Controles de las lentes y procesamiento deimagen.4. Selector de señal.

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5. Registro de imagen por fotografía.6. Pantalla donde se puede observar la imagen.

Figura 6. Tablero de control del Hitachi S500.

En la figura 7 se muestra la columna del microscopioSEM Hitachi S500, sus partes son:

1. La cámara donde esta el filamento.2. Las lentes magnéticas.3. El detector.

En la parte inferior de la columna se observandispositivos parecidos al detector. En estos lugares sepueden colocar algunos implementos tales comofilmadoras u otros tipos de detectores.

El filamento para el cañón de electrones delHitachi esta dentro de la cámara que se muestra en lafigura 7, para los diferentes tipos de SEM o TEM,

generalmente se tiene formas diferentes de filamentos.El tiempo de vida útil de un filamento esaproximadamente 100 horas.

El SEM también tiene un sistema de refrigeracióny de vacío. Para lograr esto posee bombas de vacío,una bomba mecánica y una bomba difusora.

4. Aplicaciones del SEM

EL SEM es muy utilizado para el estudio de lamorfología superficial de minerales, catalizadores,

etc.; electro-depósitos; adherencia fibra-matríz enpolímeros; cambios morfológicos de materiales

sometidos a tratamientos químicos; formas decristalización de minerales; control de calidad decatalizadores industriales; morfología superficialinterna de partículas poliméricas, morfología detejidos u órgano animales y vegetales; estudio demoléculas; reconocimiento de fósiles; etc.

Figura 7. Columna del SEM Hitachi S500.

Otro ejemplo de aplicación de la SEM en fibrastextiles es el caso de la diferenciación entre la fibra delana y las fibras denominadas especiales, tales comoel mohair y el Kashmir. El precio de las fibrasespeciales es mayor que el de la lana, por lo que elfraude se puede presentar por etiquetar prendas de

lana como compuestas por fibras especiales. Laidentificación, es decir, comprobar si una fibra es lanao fibra especial se realiza en el SEM midiendo laaltura de los bordes distales de las células cuticulares.Se admite que si estos bordes tienen una alturasuperior a 0,7 μm la fibra es lana y si es inferior a 0,5μm se trata de una fibra especial.

Mediante el SEM se pueden distinguir estas fibras,ya que poseen una diferencia en diámetro, tal como semuestra en la figura 8.

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(a) (b)

Figura 8. Imágenes obtenidas mediante un SEM para la comparación entre una fibra de lana (a)

 y especial (b), señalando con flechas las medidas de los Bordes de las células cuticulares (con

altura superior a 0.7 µm para lana e inferior a 0.5 µm para la fibra especial)

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1. http://cabierta.uchile.cl/revista/28/articulos/pdf/e

du3.pdf 

2. http://www.slideshare.net/araoz22781/microscopio-electronico-de-barrido-meb

3. http://www.monografias.com/trabajos/microscopio/microscopio.shtml

4. http://www.cec.uchile.cl/~mpilleux/id42a/Trabaj

os/15SEM/15SEM.doc

5. http://es.wikipedia.org/wiki/Microscopio_electrónico_de_barrido

6. http://www.itma.es/esp/03/equipamiento/archivos/fichero5_1.zip