Clase microscopio electronico
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Este documento describe los principios básicos de la microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Explica los componentes clave de un microscopio electrónico como la fuente de electrones, las lentes electromagnéticas y el sistema de vacío. También cubre temas como la interacción de electrones con las muestras, los diferentes modos de formación de imágenes, y los tipos de contraste que proporcionan información sobre la estructura a nivel microscópico y composición química de las muestras.
Clase microscopio electronico
- 1. PRINCIPIOS DE MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO y DE TRANSMISIÓN Dr. Torres Zúñiga Vicente Licenciatura en Ciencia Forense, UNAM 2015
- 2. De que va la charla • Descubrimientos fundamentales • Resolución óptica y electrónica • Componentes de un microscopio electrónico • Fenómenos de interacción de un haz de electrones con una muestra. • Señales • Esquema de un microscopio electrónico de barrido y sistemas de detección de rayos X • Información que proporciona un SEM con sistema de microanálisis • Tipos de microanálisis • Parámetros a considerar para hacer observaciones y microanálisis correctos • Electrones que generan imágenes en un microscopio electrónico de transmisión • Componentes básicos de un microscopio electrónico de transmisión • Modos de formación de las imágenes – Modo transmisión – Campo claro – Modo de difracción • Tipos de contraste – Contraste de amplitud – Contraste de fase
- 3. Microscopia electrónica • Permite obtener imágenes • Conocer la composición química • Determinar estructuras cristalinas
- 4. Tamaños capaces de resolver mediante diferentes microscopias Microscopio electrónico Microscopio electrónico de barrido Virus Proteínas/Enzimas Bacterias Microscopio óptico Visión humana 0.1nm 1nm 10nm 100nm 1mm 10 mm 100mm 1mm Pelo humano Glóbulos rojos Moléculas pequeñas átomos
- 5. Descubrimientos fundamentales • 1897 THOMSON. Existencia de los electrones • 1925 LUIS DE BROGLIE. Teoría sobre el comportamiento dual del e-, onda/ partícula, con un λ << que la de la luz visible. • 1927 DAVISSON Y GERMER Y THOMPSON Y REID realizan experimentos de difracción de e¯ y demostraron su naturaleza ondulatoria. • 1932 KNOLL Y RUSKA desarrollaron la idea de las lentes electrónicas. Esto le proporcionó a Ruska el Premio Nobel en 1986. Desarrollo importante en Ciencia de Materiales ocurrió a finales de los años 40 cuando Heideinreich adelgazó muestras metálicas de modo que eran transparentes al haz de electrones. Este trabajo fue seguido por Hirsh en Cambrigde y Bollman en Suecia, simultáneamente. Además el grupo de Cambridge desarrolló la teoría del contraste de difracción de electrones.
- 6. MICROSCOPIO DE RUSKA VS MICROSCOPIO DE BARRIDO FEG
- 8. Resolución, microscopio óptico • Do = 1.22 L/2n sen alfa • L = 500 Amgstrongs • n= 1.5, aceite • alfa apertura angular • Do = 0.03 micras
- 9. Resolución Microscopio electrónico • Lente magnética n = 1 • Sen alfa = alfa, es muy pequeño • Do = 1.66 lambda /alfa • Lambda = • Microscopio de transmisión (TEM) • A 200kV y a=6.10-3 rad, do=0.0023nm • Microscopio de Barrido (SEM) • A 25 KV do = 0.3 nm • Las aberraciones de las lentes disminuyen la resolución Las aberraciones de las lentes disminuyen la resolución entre 10 n entre 10 y 100 veces y 100 veces Voltaje λ (nm) 25 0.02 100 0.037 200 0.0251 400 0.0061
- 10. COMPONENTES COMUNES EN MICROSCOPIOS ELECTRÓNICOS SEM Y TEM • Fuente de electrones • Lentes electromagnéticas • Sistema de vacío
- 11. Tipos de filamento • Emisión termoiónica – Los electrones son emitidos por calentamiento de un filamento. • Emisión de campo – Los electrones son extraídos de un filamento metálico mediante un potente campo eléctrico. Proporcionan un mayor brillo pero requieren un alto vacío.
- 12. Tipos de filamento, cuadro comparativo Tipo de emisor Termoiónico Termoiónico Cold FE Schotty FE Material W LaB_6 W(310) ZrO/W (100) Temperatura de operación (k) 2800 1900 300 1800 Radio efectivo de la fuente (nm) 15000 5000 2.5(a) 15 (a) Brillo normal (A/cm2sr kV) 1x10^4 1x10^5 2x10^7 1x10^7 Vacío operativo (nPA) ≤ 1.10-5 ≤ 1.10-6 ≤ 1.10-10 ≤ 1.10-8 Vida de cátodo (n) ≤ 1.10-8 1000 2000 2000
- 16. Comparando
- 17. Lentes • Lente fuerte – Pequeño tamaño de haz – Alta resolución – Corta distancia de trabajo – Pequeña profundidad de campo • Lente debíl – Gran tamaño de haz – Baja resolución – Gran distancia de trabajo – Gran profundidad de campo
- 18. Aberraciones ópticas • Son degeneraciones de la imagen. • Pierde calidad la imagen obtenida de un sistema óptico • Surge por que nuestra teoría básica describe sistemas paraxiales • Ocurres cuando la luz de un punto no converge (o diverge) en un solo punto luego de atravesar el sistema
- 20. Astigmatismo Aparece porque los campos magnéticos de las lentes que desvían los e- no son perfectamente simétricos respecto de su eje. La lente presenta distintas distancias focales en las diferentes orientaciones. Una apertura sucia también produce esta aberración.
- 22. Cromática • Debido a que el haz de e- no es estrictamente monoenergético y por lo tanto tiene diferentes longitudes de onda. Las más cortas tienen mayor distancia focal • Para minimizar esta corrección hay que usar electrones de una sola longitud de onda. Para tener un haz monocromático monocromático el Microscopio ha de tener un voltaje de aceleración muy estable
- 23. Para el caso de la luz
- 24. Esférica • Se produce porque las diferentes longitudes de onda entran y salen de la lente a diferentes ángulos. El efecto producido es idéntico al de la aberración cromática • El efecto se reduce insertando una apertura
- 25. Sistema de vacío • Producir una haz coherente: el camino libre medio de los electrones a presión atmosférica es solamente 1 cm. A 10-6 Torr pueden recorrer 6.5 m and y se elimina la dispersión • Medio aislante: no hay interacción haz-moléculas. Elimina aislante descargas eléctricas en el área del filamento • Aumentar la vida del filamento: eliminando el oxígeno que filamento produce la oxidación del filamento • Reducir la interacción entre las moléculas de gas, los electrones y la muestra que produciría contaminación Las muestras a observar deben soportar las condiciones de alto vacio
- 26. Niveles de vacío • Filamento (10-9 Torr) • Muestra (10-6 Torr) • Cámara (10-5 Torr)
- 27. Bombas de vacío • Rotatoria, 10-2 Torr • Difusora, 10-6 Torr • Turbomolecular, 10-7 Torr • Iónica, 10-6 Torr
- 28. • Microscopio Electrónico deTrasmisión TEM – Instrumento óptico que emplea las lentes para formar LA IMAGEN Muestra delgada, entre500-5000Å, dependiendo del material si es ligero pesado • Microscopio Electrónico de Barrido SEM – No es un instrumento óptico. Las lentes no forman imágenes, pero emplea la óptica electrónica para formar el haz de electrones. La imagen se forma con detectores específicos para cada señal que van a un tubo de rayos catódicos
- 29. Comparando aparatos «SimpleSEMandTEM». Publicado bajo la licencia CC BY 2.5 vía Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sim pleSEMandTEM.jpg#/media/File:SimpleSEMa ndTEM.jpg.
- 30. Interacción de electrones de alta energía con muestras sólidas
- 31. • El microscopio electrónico de barrido, SEM por sus siglas en ingles, • utiliza electrones en lugar de luz para formar una imagen. • El equipo cuenta con un dispositivo (filamento) que genera un haz de electrones para iluminar la muestra • Diferentes detectores recogen los electrones generados de la interacción con la superficie de la misma para crear una imagen que refleja las características superficiales de la misma • Puede brindar información de las formas, texturas y composición química de sus constituyentes.
- 32. • EL VACÍO Y SUS APLICACIONES • Autores: LAURA TALAVERA / MARIO FARÍAS • http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/cienc ia/volumen3/ciencia3/131/htm/elvacio.htm • http://animagraffs.com/how-a-handgun- works-1911-45/