Microscopio electrónico de barrido: definición, partes, aplicación, principio, ventajas (2023)

Un microscopio electrónico de barrido (SEM) es un tipo de microscopio electrónico que genera imágenes escaneando la superficie de una muestra con un haz de electrones enfocado. Los electrones interactúan con los átomos de la muestra, generando señales que transmiten información sobre la topografía y la composición de la superficie de la muestra. El haz de electrones se escanea en un patrón de barrido de trama y la posición del haz se combina con la intensidad de la señal detectada para crear una imagen. Usando un detector de electrones secundarios, el método SEM más común detecta electrones secundarios generados por átomos excitados por el haz de electrones (detector Everhart-Thornley). La cantidad de electrones secundarios detectados, y en consecuencia la cantidad de señal, depende de la topografía de la muestra, entre otros factores. Algunos SEM tienen resoluciones superiores a 1 nanómetro.

Las muestras se visualizan en SEM estándar bajo alto vacío, en condiciones de bajo vacío o húmedo en presión variable o SEM ambiental, y en una amplia gama de temperaturas criogénicas o más altas con instrumentos especiales.

El microscopio electrónico de barrido (SEM) fue desarrollado en las décadas de 1930 y 1940 por varios investigadores, incluidos Max Knoll, Ernst Ruska y James Hillier.

Max Knoll fue un físico alemán que desarrolló el concepto del microscopio electrónico en la década de 1930. Diseñó un microscopio electrónico prototipo que usaba un haz de electrones para crear imágenes de la superficie de una muestra, pero el dispositivo no era práctico para usar como microscopio.

Ernst Ruska fue un físico alemán que trabajó con Knoll y desarrolló un microscopio electrónico más práctico en la década de 1930. El diseño de Ruska usó una serie de lentes electromagnéticos para enfocar el haz de electrones en la muestra y fue el primer microscopio electrónico en producir imágenes de una muestra que eran visibles a simple vista.

James Hillier fue un físico estadounidense que trabajó con Ruska y desarrolló el primer microscopio electrónico de barrido (SEM) en la década de 1940. El diseño de Hillier usó un haz de electrones enfocado para escanear la superficie de la muestra, creando una imagen de alta resolución de la superficie. El SEM de Hillier fue el primer instrumento conocido como "microscopio electrónico de barrido".

En general, el desarrollo del SEM fue el resultado del trabajo de varios investigadores que hicieron contribuciones significativas al campo de la microscopía electrónica.

Definición de microscopio electrónico de barrido.

Un microscopio electrónico de barrido (SEM) es un tipo de microscopio que utiliza un haz de electrones enfocado para producir imágenes de alta resolución de la superficie de una muestra. Los SEM se utilizan en una variedad de campos, incluida la ciencia de los materiales, la biología y la geología, para estudiar la estructura de la superficie y la composición de una amplia gama de materiales.

En SEM, un cañón de electrones de alto voltaje crea un haz de electrones y lo enfoca en la superficie de la muestra usando lentes electromagnéticos. Los electrones interactúan con los átomos de la muestra, provocando la emisión de electrones secundarios y otros tipos de radiación electromagnética, como los rayos X. Los detectores encuentran estas partículas dispersas y los datos se utilizan para crear una imagen de alta resolución de la superficie de la muestra.

Los SEM tienen varias ventajas sobre otros tipos de microscopios, incluida la capacidad de producir imágenes de alta resolución en una amplia gama de tamaños, la capacidad de obtener imágenes de muestras en tres dimensiones utilizando técnicas como la imagen de electrones retrodispersados ​​y la capacidad de analizar la composición elemental. de la muestra mediante técnicas como la espectroscopia de rayos X de energía (EDS).

En general, los SEM son herramientas poderosas para estudiar la estructura superficial y la composición de una amplia gama de materiales a nivel microscópico.

Características de la microscopía electrónica de barrido

• Imágenes de alta resolución (1-2 nm), adquisición de alta velocidad (30-60 s) (30-60 s).
• Vista en vivo de la muestra con 5-6 órdenes de aumento (10x a 500 000x) (10x a 500 000x).
• No destructivo.
• Se requiere compatibilidad con el vacío. Se aceptará una habitación vacía. especímenes de hasta 4 pulgadas de diámetro.
• Complejidad: diferentes modos de operación posibles.
• Medidas transversales fácilmente disponibles.

Principio del microscopio electrónico de barrido

En comparación con el microscopio electrónico de transmisión, que utiliza electrones que se transmiten, el microscopio electrónico de barrido utiliza electrones que se emiten. Usando energía cinética, el microscopio electrónico de barrido genera datos basados ​​en la interacción entre electrones. Estos electrones, que son electrones secundarios, electrones retrodispersados ​​y electrones retrodispersados, se utilizan para observar elementos cristalinos y fotones. Para crear una imagen, se utilizan electrones secundarios y retrodispersados. Los electrones secundarios emitidos por la muestra son responsables de detectar la morfología y la topografía de la muestra, mientras que los electrones retrodispersados ​​reflejan interdiferencias en la composición elemental de la muestra.

Principios básicos de microscopía electrónica de barrido (SEM)

Grandes cantidades de energía cinética son transportadas por electrones acelerados en SEM; esta energía se libera como una combinación de señales creadas por las interacciones de la muestra de electrones cuando los electrones incidentes chocan en la muestra sólida. Estos indicadores incluyen electrones secundarios (que producen imágenes SEM), electrones retrodispersados ​​(BSE), electrones retrodispersados ​​difusos (EBSD, utilizados para identificar estructuras cristalinas y determinar la orientación de minerales), fotones (rayos X estándar utilizados para análisis elemental y continuo). X-). rayos), luz visible (catodoluminiscencia-CL) y calor. Los electrones secundarios y los electrones retrodispersados ​​se emplean a menudo para obtener imágenes de muestras: los electrones secundarios son más útiles para mostrar la morfología y la topografía de las muestras, mientras que los electrones retrodispersados ​​son más útiles para los contrastes. . Las colisiones inelásticas de electrones entrantes con electrones en ortotales separados (capas) de átomos en la muestra generan rayos X. A medida que los electrones regresan a sus estados de energía más bajos, emiten rayos X con una longitud de onda constante (esto está relacionado con la diferencia en los niveles de energía de los electrones en diferentes capas para un elemento dado). Por lo tanto, se producen rayos X para cada elemento de un mineral "excitado" por un haz de electrones. El examen SEM se denomina "no destructivo" porque los rayos X producidos por las interacciones de los electrones no dan como resultado la pérdida de volumen de la muestra, lo que permite el examen repetido de los mismos materiales.

Partes de un microscopio electrónico de barrido

Un microscopio de barrido tiene los siguientes componentes;

1. Fuente electrónica:Una fuente de electrones ayuda a producir haces de electrones en SEM. Actualmente existen diferentes tipos de fuentes electrónicas utilizadas en SEM tales como;
   • Filamento termoiónico:Es un filamento de tungsteno. Cuando se calienta, emite un haz de electrones.
   • Pistola de emisión de campo (FEG):Crea un fuerte campo eléctrico, que aleja los electrones de sus átomos.
   • Hexaboruro de cerio de cátodo (CeB6):Brinda diez veces más brillo en comparación con otras fuentes electrónicas.
2. Lionsa electromagnético:Enfoca los haces de electrones en la muestra de la fuente.
3. Habitación libre:Evita la intersección entre el haz de electrones y las partículas de aire.
4. Ejemplo de sala y escenario:Mantiene la muestra dentro del vacío.
5. Computadora:Controla el poder de magnificación y la superficie a escanear.
6. Detectores electrónicos secundarios:Detecta los electrones secundarios.
7. Electrón retrodispersado de Lorgaire (BSE):Detecta los electrones retrodispersados.
8. Proveedor de energía:Impulsa el SEM.

Un ejemplo de preparación para un microscopio electrónico de barrido.

1.Configuración principal:

• Esto lo hacen los ALDEHÍDOS (PROTEÍNAS).
• Este paso ayuda a estabilizar la ultraestructura de la muestra mediante el entrecruzamiento de las proteínas con glutaraldehído y formaldehído.

2.Corrección secundaria:

• Esto se hace con el TETRÓXIDO DE OSMIO (LÍPIDOS).
• Este paso evita la producción de membranas Blipid durante la deshidratación.
• También aumenta la conductividad de la muestra y reduce la distorsión de la imagen.

3.Deshidración:

• Esto se hace sumergiendo las muestras fijadas en solventes como ETANOL O ACETONA.
• Para eliminar el agua de la muestra sin degradarla, la tasa de solución se incrementa gradualmente.

4.El secado:

• De esta manera, el Hexametildisilazano (HMDS) o CO2 líquido será reemplazado por las soluciones de deshidratación para evitar materiales y micro rasgaduras de la superficie.

5.Instalación en Stub:

• Esto se hace con un disco de carbón pegajoso, que coloca la muestra en un trozo de metal.
• Este paso ayuda a aumentar la conductividad de la muestra.
• Para aumentar aún más la conductividad, se puede agregar pegamento que contenga plata.

6.Recubrimiento por pulverización catódica con material conductor:

• En este método, la muestra se cubre con un material conductor para evitar la acumulación de carga en la superficie de la muestra.

¿Qué causa la contaminación de la muestra?

Dependiendo del voltaje de aceleración, los electrones en el haz de electrones pueden interactuar con los electrones dentro de los átomos de la muestra. Si un electrón de valencia, un electrón que participa en la formación de un enlace químico, se elimina de un átomo, deja un hueco de electrones. Esta vacante debe llenarse dentro de los 100 femtosegundos (el período normal de vibración atómica) o el vínculo se romperá.

Esto no es un problema en los materiales conductores porque el hueco del electrón se llena en 1 milisegundo (fs). Sin embargo, los materiales no conductores pueden tardar muchos microsegundos en llenar el hueco del electrón, lo que puede romper el enlace y cambiar químicamente la estructura del material.

¿Cómo funciona el microscopio electrónico de barrido (SEM)?

1. Primero, una fuente de electrones o un cañón de electrones ubicado en la parte superior de la columna SEM se calienta con un alto voltaje.
2. Como resultado, emite un haz de electrones.
3. Los haces de electrones ahora se aceleran por la columna y hacia una serie de lentes electromagnéticos.
4. Estas lentes y tubos también se llaman solenoides, porque están envueltos en una bobina.
5. Estas bobinas crean fluctuaciones en el voltaje, lo que provoca un aumento/disminución de la velocidad de los electrones. Entonces, cómo crear haces de electrones enfocados.
6. Este haz de electrones se enfoca en una muestra.
7. Una computadora está conectada al SEM, que controla el poder de aumento del microscopio y determina el área de la superficie a escanear.
8. Los haces de electrones y los átomos de la muestra se combinan, la tasa está determinada por la tasa de aceleración de los electrones incidentes, que transportan mucha energía cinética antes de enfocarse en la muestra.
9. Cuando los electrones incidentes entran en contacto con la muestra, se liberan electrones energéticos de la superficie de la muestra. Los patrones de dispersión producidos por la interacción brindan información sobre el tamaño, la forma, la textura y la composición de la muestra.
10. La muestra emite diferentes tipos de electrones después de la interacción entre el haz de electrones y la muestra.
11. Se coloca un detector de electrones sobre la muestra, llamado detector de electrones retrodispersados ​​(BSE), que detecta los electrones retrodispersados.
12. Los electrones secundarios se detectan utilizando un detector de electrones secundarios (SE), que se coloca al costado de la cámara de electrones. Proporciona información de superficie más detallada.

(Video) Microscopio electrónico de barrido

Proceso de escaneado y creación de imágenes.

• Un haz de electrones se emite térmicamente desde un cañón de electrones con un cátodo de filamento de tungsteno en un SEM típico.
• El tungsteno se usa típicamente en cañones de electrones termoiónicos debido a su alto punto de fusión y baja presión de vapor, lo que permite calentarlo eléctricamente para la emisión de electrones y su bajo costo.
• Otros tipos de emisores de electrones incluyen cátodos de hexaboruro de lantano (LaB 6 ), que se pueden usar en un SEM de filamento de tungsteno estándar si se actualiza el sistema de vacío, y pistolas de emisión de campo (FEG), que pueden ser del tipo de cátodo frío con tungsteno. . emisores monocristalinos o del tipo Schottky soportados térmicamente con emisores monocristalinos de tungsteno revestidos de óxido de circonio.
• El haz de electrones, cuya energía suele estar entre 0,2 keV y 40 keV, se enfoca mediante una o dos lentes condensadoras en un punto con un diámetro entre 0,4 nm y 5 nm.

• El haz pasa a través de pares de bobinas de exploración o pares de placas deflectoras en la columna de electrones, a menudo en la lente final, que desvían el haz en los ejes x e y para que explore una porción rectangular de la superficie de la muestra en una trama. patrón. .
• Cuando el haz de electrones primario interactúa con el material, los electrones pierden energía por dispersión aleatoria y absorción en todo el volumen de interacción, que se extiende desde menos de 100 nm hasta casi 5 m por debajo de la superficie.
• El tamaño del volumen de interacción está determinado por la energía de aterrizaje del electrón, el número atómico de la muestra y la densidad.
• El intercambio de energía entre el haz de electrones y la muestra provoca la reflexión de electrones de alta energía por dispersión elástica, la emisión de electrones secundarios por dispersión inelástica y la emisión de radiación electromagnética, todo lo cual puede ser detectado por detectores especiales.
• La corriente del haz absorbida por la muestra también se puede monitorear y usar para generar imágenes de la distribución de la corriente de la muestra.
• Se utilizan varios tipos de amplificadores electrónicos para amplificar las señales, que se muestran en un monitor de computadora como cambios en el brillo (o, para modelos más antiguos, en un tubo de rayos catódicos).
• Cada píxel de la memoria de video de la computadora se sincroniza con la posición del haz del microscopio en la muestra, y la imagen resultante es un mapa de distribución de la fuerza de la señal emitida desde el área de escaneo de la muestra.
• La mayoría de los microscopios actuales capturan imágenes digitalmente, pero los microscopios más antiguos capturaban imágenes en película.

Proceso de aumento

• En SEM, la ampliación se puede ajustar en un rango de aproximadamente seis órdenes de magnitud, desde aproximadamente 10 a 3,000,000 de veces. A diferencia de los microscopios electrónicos ópticos y de transmisión, la ampliación de la imagen en SEM es independiente de la potencia de la lente del objetivo.
• Las lentes de condensador y objetivo pueden estar presentes en los SEM, pero su propósito es enfocar el haz en un punto fijo, no para formar una imagen de la muestra.
• En teoría, si el cañón de electrones puede generar un haz con un diámetro lo suficientemente pequeño, SEM puede funcionar completamente sin condensador ni lentes objetivo, aunque probablemente sería menos flexible y tendría una resolución más baja.
• Al igual que con la microscopía de sonda de barrido, la ampliación en SEM está determinada por la relación entre la trama en el dispositivo de visualización y la trama en la muestra.
• Dado que la pantalla de visualización tiene un tamaño fijo, la escala se logra reduciendo el tamaño de trama de la muestra y viceversa.
• Por lo tanto, el aumento está determinado por la corriente suministrada a las bobinas de exploración x, y o el voltaje suministrado a las placas deflectoras x, y, y no por la potencia de la lente del objetivo.

¿Cómo se encuentran los electrones secundarios?

• El método de imagen más común recolecta electrones de alta energía y baja energía (50 eV) liberados de las bandas de conducción o valencia de los átomos de la muestra mediante la interacción de dispersión inelástica con los electrones del haz. Debido a su baja energía, estos electrones se originan varios nanómetros por debajo de la superficie de la muestra.
• Un tipo de dispositivo colector-centelleador-fotomultiplicador, el detector Everhart-Thornley detecta los electrones. Los electrones secundarios se recogen primero atrayéndolos a una rejilla con una polarización eléctrica de alrededor de +400 V, y luego se aceleran hacia un fósforo o centelleador con una polarización positiva de alrededor de +2000 V.
• Los electrones secundarios acelerados ahora son lo suficientemente potentes como para hacer que el centelleador emita destellos de luz (catodoluminiscencia), que se dirigen a un fotomultiplicador fuera de la columna SEM a través de un tubo de luz y una ventana en la pared de la sala de muestras.
• La señal eléctrica amplificada emitida por el fotomultiplicador se muestra como una distribución de intensidad bidimensional que puede verse y captarse en una pantalla de video analógica, o convertirse de analógico a digital y mostrarse y almacenarse como una imagen digital.
• Este método utiliza un haz principal que se escanea en forma de trama. La cantidad de electrones secundarios que llegan al detector determina el brillo de las señales. Si se lanzan hacia la muestra perpendicularmente a la superficie, la zona aplicada es homogénea alrededor del eje del haz y una cierta cantidad de electrones "escapan" de la muestra.
• A medida que aumenta el ángulo de incidencia, aumenta la magnitud de la interacción y disminuye la distancia de "escape" en un lado del haz, lo que lleva a un aumento en la cantidad de electrones secundarios que se distribuirán desde la muestra.
• Como resultado, las superficies y los bordes empinados suelen ser más brillantes que las superficies planas, lo que da como resultado imágenes con una apariencia tridimensional distinta. Es posible obtener una resolución de imagen inferior a 0,5 nm utilizando un indicador de electrodo secundario.

¿Cómo se detectan los electrones retrodispersados?

• Los electrones retrodispersados ​​(BSE) son electrones de alta energía que se originan en el haz de electrones que se reflejan o dispersan fuera del volumen de interacción de la muestra como resultado de las interacciones de dispersión elástica con los átomos de la muestra.
• Debido a que los átomos pesados ​​(número atómico alto) giran alrededor de los electrones con más fuerza que los elementos livianos (número atómico bajo) y, por lo tanto, aparecen más brillantes en la imagen, los BSE se utilizan para distinguir entre regiones con diferente composición química.
• El detector Everhart-Thornley, que generalmente se coloca a un lado de la muestra, es ineficaz para detectar electrones retrodispersados ​​porque se emiten pocos electrones en el ángulo sólido que recibe el detector y la rejilla del detector polarizada positivamente tiene poco potencial para atraer. Era la participación accionaria más pequeña de BSE.
• Los detectores de electrones retrodispersados ​​dedicados se colocan sobre la muestra en una configuración de "rosquilla", estrechamente alineados con el haz de electrones, para maximizar el ángulo sólido de recolección.
• Los detectores de EEB suelen estar hechos de material de centelleo o semiconductor. Cuando todas las secciones del detector se utilizan para atrapar electrones simétricamente alrededor del haz, se produce un contraste de números atómicos.
• Sin embargo, se logra un fuerte contraste topográfico mediante la recolección de electrones retrodispersados ​​desde un lado por encima de la muestra con un detector BSE direccional asimétrico; el contraste resultante parece resaltar la topografía desde ese ángulo.
• Los detectores de semiconductores se pueden fabricar con secciones radiales que se pueden encender o apagar para cambiar el tipo de contraste producido y su dirección.
• Los electrones retrodispersados ​​también se pueden usar para crear una imagen de difracción de retrodispersión de electrones (EBSD), que se puede usar para determinar la estructura cristalina del material.

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Solución del SEM

• Sin embargo, a diferencia de una matriz o película CCD, el detector en SEM no siempre forma una imagen. La resolución no está limitada por el límite de diferencia, qué tan buenas son las lentes o los espejos, o la resolución de la matriz de detectores, como lo estaría en un sistema óptico.
• La óptica de enfoque puede ser grande y tosca, y el detector SE, que mide la corriente, tiene aproximadamente el tamaño de un puño humano.
• En cambio, la longitud de onda de los electrones y el sistema electrónico-óptico que hace que el haz de exploración determine el tamaño del punto de electrones y, por lo tanto, la resolución espacial del SEM.
• El tamaño del material de muestra que interactúa con el haz de electrones es otro factor que limita la resolución. En comparación con un microscopio electrónico de transmisión, un microscopio electrónico de barrido (SEM) no tiene la resolución para proporcionar imágenes detalladas de átomos individuales debido al tamaño del punto y la medición de la interacción (TEM).
• Sin embargo, el SEM tiene varias ventajas que compensan esto, incluida la capacidad de obtener imágenes de una gran sección de la muestra, la capacidad de obtener imágenes de objetos grandes (a diferencia de solo películas delgadas o láminas) y el acceso a una amplia gama de materiales. . una gama de métodos analíticos para determinar la composición y las propiedades de la muestra.
• La resolución puede oscilar entre menos de 1 nm y más de 20 nm, según el tipo de instrumento utilizado. Usando un detector de electrones secundarios, el SEM estándar de mayor resolución (30 kV) en el mundo a partir de 2009 logró una resolución puntual de 0,4 nm.

Aplicación de microscopía electrónica de barrido.

Los microscopios electrónicos de barrido (SEM) son microscopios avanzados que utilizan un haz de electrones enfocados para crear imágenes de alta resolución de la superficie de una muestra. Se utilizan ampliamente en una variedad de campos, incluida la ciencia de los materiales, la biología y la ingeniería, para estudiar la estructura, la composición y las propiedades de una amplia gama de muestras.

Algunas aplicaciones SEM comunes incluyen:

1. Microscopio: Los SEM se pueden utilizar para estudiar las propiedades de la superficie de muestras pequeñas con aumentos muy altos, generalmente en el rango de 100x a 1,000,000x. Esto los hace útiles para estudiar la estructura y composición de los materiales a micro o nanoescala.
2. Análisis de superficie:Los SEM se pueden usar para identificar la composición elemental de una muestra midiendo la energía de los electrones emitidos por la muestra mientras es bombardeada por el haz de electrones. Esta técnica, llamada espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDS), permite a los investigadores determinar la composición química de una muestra con un alto grado de precisión.
3. Ciencia de los Materiales: En la ciencia de los materiales, los SEM se utilizan para la inspección, el control de calidad y la detección de problemas. La ciencia de materiales moderna depende en gran medida de SEM para la investigación y el estudio de nanotubos y nanofibras, superconductores de alta temperatura, estructuras mesoporosas y resistencia de aleaciones. Gracias a los SEM, todo el campo de la ciencia de los materiales ha avanzado, desde la industria aeroespacial y la química hasta la electrónica y el uso de la energía.
4. Nanocables para la detección de gases:Al perfeccionar y expandir los métodos de fabricación actuales, los científicos están explorando el potencial de los nanocables como sensores de gas. La caracterización de los nanocables y el aprendizaje de cómo se comportan como sensores de gas son dos áreas en las que la microscopía electrónica juega un papel fundamental.
5. Inspección de semiconductores: La información topográfica precisa es esencial para la confiabilidad de los semiconductores. La capacidad de los SEM para proporcionar imágenes tridimensionales de alta resolución permite un análisis rápido y detallado de la composición del semiconductor. En realidad, los SEM son una de las tres herramientas críticas de control de calidad que se utilizan en casi todos los pasos del proceso de producción de obleas. El estrés de los inspectores de control de calidad se puede reducir mediante el uso de monitores más grandes (19 pulgadas o más) durante las inspecciones repetitivas diarias.
6. colección de microchips: La industria de los microchips utiliza cada vez más los microscopios electrónicos de barrido (SEM) para evaluar la eficiencia de los procesos modernos de fabricación y ensamblaje. La capacidad tridimensional de alta resolución de los SEM es importante para el diseño y la producción de microchips en una época de reducción de tamaños y materiales, así como la promesa de sofisticados polímeros autoensamblados. Los SEM seguirán siendo críticos en el desarrollo de conjuntos de chips de bajo costo y bajo consumo de energía para computadoras y dispositivos de red no tradicionales a medida que el Internet de las cosas (IoT) se vuelve más generalizado en la vida diaria de los consumidores y fabricantes.
7. Investigaciones Forenses: Los SEM se utilizan a menudo en investigaciones criminales y forenses para ayudar a encontrar pruebas y generar una escena forense. Las aplicaciones incluyen: análisis de residuos de disparos, análisis de joyas, comparación de marcas de bala, análisis de escritura a mano, análisis de impresión, análisis de moneda. investigación de accidentes de tráfico mediante el análisis de partículas de pintura, fibras y bombillas. Es posible sacar conclusiones, rastrear el origen de los objetos y agregar al cuerpo de evidencia en ciencias forenses gracias a SEM debido a su capacidad para examinar una amplia variedad de objetos con aumentos altos y bajos sin sacrificar el enfoque de profundidad. El análisis automático de residuos de disparos es una característica única del instrumento de escritorio Phenom GSR.
8. Imagen de la superficie:Los SEM se pueden usar para crear imágenes detalladas de la superficie de una muestra, revelando características como grietas, hoyos y otros defectos. Estas imágenes se pueden utilizar para analizar las propiedades superficiales de los materiales e identificar problemas o defectos.
9. Imagen 3D:Usando una técnica llamada segmentación lineal, los SEM se pueden usar para crear imágenes en 3D de la estructura interna de una muestra. Esto permite a los investigadores estudiar la estructura interna de los materiales e identificar características como poros, defectos y otras características microestructurales.
10. Ciencias Biologicas: Los SEM tienen una amplia gama de aplicaciones en las ciencias biológicas, desde el estudio de bacterias y virus hasta el estudio de insectos y tejidos animales. Las aplicaciones incluyen: medir cómo las especies se ven afectadas por el cambio climático. descubrimiento de cepas bacterianas novedosas y peligrosas, análisis de vacunas, descubrimiento de nuevas especies a través de la investigación genética.
11. Muestra de suelo y roca: En geología, tomar muestras y examinarlas con un microscopio electrónico de barrido puede revelar información sobre la morfología y los procesos de meteorización de las muestras. Las diferencias de componentes se pueden ver con imágenes de electrones retrodispersados, y la composición elemental se puede obtener mediante microanálisis. Ejemplos de aplicaciones relevantes: la localización de materiales y herramientas prehistóricos, la evaluación del suelo para uso agrícola y la datación de sitios arqueológicos, la química del suelo, los pesticidas y otros factores similares pueden usarse como evidencia forense.
12. Ciencia médica: SEM tiene varias aplicaciones en medicina, incluido el examen de muestras de sangre y tejido para determinar el origen de la enfermedad y la evaluación de la eficacia del tratamiento (mientras contribuye al diseño de tratamientos nuevos). Ejemplos de uso: detección de patógenos y enfermedades, ensayos de vacunas y medicamentos, pruebas de muestras durante la vida de un paciente, frente a la comparación de muestras de tejido entre individuos en un grupo de control y de prueba.
13. Arte:Se debate la practicidad de varios usos de SEM. Las micrografías SEM se incluyen en las imágenes digitales. Las imágenes en 3D de alta resolución capturadas a partir de una variedad de materiales crean una amplia variedad de paisajes, que incluyen temas familiares y desconocidos.
14. Identificación de materiales:Los SEM se pueden utilizar para estudiar la microestructura y las propiedades de los materiales, como su resistencia, dureza y resistencia a la fatiga. Esta información es útil para optimizar el diseño y el rendimiento de los materiales en una variedad de aplicaciones.

Ventajas de la microscopía electrónica de barrido

1. Proporciona una imagen 3D detallada y una topografía de la muestra.
2. Necesita menos tiempo.
3. Requiere muy poca actividad de preparación de muestras.
4. Los SEM de hoy producen datos digitales portátiles.
5. SEM es fácil de operar con la capacitación adecuada.

Desventajas de la microscopía electrónica de barrido

1. Los SEM son un asunto costoso.
2. Es de gran tamaño, por eso se necesita una sala para operar SEM.
3. La habitación debe estar libre de campos eléctricos, magnéticos y vibratorios.
4. Se requería voltaje constante.
5. Se necesita agua fría.
6. Se requiere capacitación adecuada para operar SEM.
7. Se limita a muestras inorgánicas sólidas lo suficientemente pequeñas como para entrar en la cámara de vacío.
8. También existía el riesgo de exposición a la radiación.
9. Las muestras deben ser sólidas y deben entrar en la cámara del microscopio. El tamaño máximo en dimensiones horizontales suele ser del orden de los 10 cm, las dimensiones verticales suelen ser mucho más limitadas y rara vez superan los 40 mm. Para la mayoría de los instrumentos, las muestras deben ser estables en el vacío del orden de 10^-5-10^-6 torr. Las muestras que probablemente se desgasifiquen a baja presión (rocas ricas en hidrocarburos, muestras "húmedas" como carbón, materiales orgánicos o arcillas expansivas, y muestras que pueden colapsar a baja presión) no son adecuadas para el examen en SEM convencionales. Sin embargo, también hay SEM de "bajo vacío" y "ambiente", y muchas de estas muestras se pueden analizar con éxito en estos instrumentos especializados.
10. Los detectores EDS en SEM no pueden detectar elementos muy ligeros (H, He y Li), y muchos instrumentos no pueden detectar elementos con números atómicos inferiores a 11 (Na).
11. La mayoría de los SEM utilizan un detector de rayos X de estado sólido (EDS) y, aunque estos detectores son muy rápidos y fáciles de usar, tienen una resolución de energía muy baja y una sensibilidad a los elementos que se presentan en poca abundancia en comparación con los detectores de rayos X dispersivos de longitud de onda ( WDS) en la mayoría de los microanalizadores de sonda electrónica (EPMA).
12. Se debe aplicar un revestimiento eléctricamente conductor a las muestras eléctricamente aislantes para su examen en SEM convencionales, a menos que el instrumento pueda funcionar en modo de vacío bajo.

Imágenes de microscopio electrónico de barrido (SEM).

(Video) Microscopio electrónico

(Video) Microscopio Electrónico de Transmisión

Información

• https://www.microscopemaster.com/scanning-electron-microscope.html
• https://www.atascientific.com.au/sem-imaging-applications-practical-uses-scanning-electron-microscopes/
• https://www.nanoscience.com/techniques/scanning-electron-microscopy/
• https://cf.gu.se/english/centre_for_cellular_imaging/electron-microscopy-
• https://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_electron_microscope
• https://www.britannica.com/technology/high-voltage-electron-microscope
• https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.02014/full
• https://www.atascientific.com.au/sem-imaging-applications-practical-uses-scanning-electron-microscopes/