Clase de Bozzano

Escuela del Nodo
“Películas delgadas
y
Nano estructuras”
Microscopia
Electrónica
Resolución
• Con buena iluminación y a 30 cm de distancia, el ojo
humano puede distinguir dos puntos separados 0.1
mm. Si los dos puntos estuviesen más cerca, nuestro
ojo vería solo uno y mas bien borroso. Esta distancia
es llamada poder de resolución del ojo humano.
• Instrumentos como la lupa o los microscopios
ópticos pueden ser utilizados para magnificar esta
distancia y permitir al ojo distinguir puntos
separados por una distancia aproximada de 0.1 mm.
Microscopía Óptica
• Con el microscopio óptico se puede magnificar hasta
2000 veces el tamaño de un objeto y resolver
detalles de 0.2 micrones . Este límite esta dado por
la naturaleza ondulatoria de la luz visible, ya que la
física nos dice que en ningún instrumento se pueden
resolver detalles más pequeños que la longitud de
onda de la radiación con la que se está observando.
• En el caso de la luz visible, la longitud de onda más
pequeña que puede detectar el ojo es precisamente,
de 0.2 micrones.
Microscopía Electrónica
• Para poder sobrepasar este límite, es necesario
diseñar instrumentos que no utilicen luz para
formar la imagen: una alternativa es iluminar con
electrones.
• Alrededor de 1920 se descubrió que electrones
acelerados que viajaban en el vacío se comportaban
como la luz. Seguían trayectorias rectas y tenían
una longitud de onda 100.000 veces mas pequeña
100 kV
λ = 0.037 nm
que la luz.
• Mas aún, se encontró que el comportamiento de los
electrones frente a campos eléctricos y magnéticos
era similar al comportamiento de la luz visible en
espejos y lentes.
• Un haz de electrones acelerados por un alto
potencial eléctrico constituyen la fuente de
radiación de los microscopios electrónicos
MICROSCOPIOS ELECTRÓNICO DE TRANSMISIÓN (TEM)
MICROSCOPIOS ELECTRÓNICOS DE BARRIDO (SEM)
FIB
Fuentes: W, Lab6 y FEG
MICROSCOPIOS ELECTRÓNICO DE
TRANSMISIÓN (TEM) DE ÚLTIMA
GENERACIÓN
MICROSCOPIOS ELECTRÓNICO DE
BARRIDO (SEM) DE ÚLTIMA
GENERACIÓN
Esquema de un microscopio electrónico de transmisión
filamento
f ilamento
condensador 1
condensador 1
condensador 2
condensador 2
muestra
muestra
objetivo
objetivo
imagen 1
imagen 1
intermedia
intermedia
imagen 2
proyectora
proyectora
diagrama
de dif racción
imagen final
Esquema de formación de la imagen en un microscopio
electrónico. Las trayectorias de los electrones son las
mismas hasta la lente intermedia.
Esquema de formación del diagrama de difracción en un
microscopio electrónico. Las trayectorias de los electrones son las
mismas hasta la lente intermedia. La variación de la potencia de
esta última hace aparecer en la pantalla final la imagen electrónica
de la muestra o su diagrama de difracción.
NANOTUBO DE C
Films Mesoporosos
A Ejemplos de patrones
B de difracción
Una sola fase
Monocristal de Mo
Una sola fase
Policristal de Au
Más de una fase
Aerosoles de TiO2
Partículas
Cuasicristalinas
Eje 5
Nano Cuasicristales de Mo
Eje 2
Eje 3
Microanalsis Dispersivo en Energías de Rayos X (EDS)
Diferencias en las zonas de interacción
de acuerdo al equipo y a la fuente
Algunas Interacciones de la radiación con la
materia
Diagrama EDS, Nos
permite saber
cuales son los
elementos
presentes
Imagen: contraste de fase (alta resolución)
• Haz de electrones paralelo a un eje de zona
• Apertura de objetivo selecciona el haz transmitido y un conjunto
de haces difractados
2 nm
020
200
Al matrix
F. C. Lovey, A. Condó, A. Tolley, - CAB
Sc-Zr
region
Sc rich
region
Caracterización de interfase en aleación con memoria de forma CuZn-Al
Philips CM 200 UT: martensita hexagonal maclada
Plano de macla: {121}
F. C. Lovey, A. Condó, 2003,CAB
Esquema de un microscopio electrónico de barrido
pantalla de
vis ualizac ión
fuente de
electrones
lente
condensadora
generador
de barrido
sistema de
deflexión
lente
objetivo
amplificador
sistema
de vacío
muestra
detector de
las señales
Microscopia de Barrido - Interacciones
• Electrones Secundarios
Producidos por la interacción
con los electrones orbitales
débilmente ligados. Se
escapan de zonas cercanas
a la sup: “topología”
Se obtienen imágenes en foco
de toda la superficie de la
muestra. La imagen no
necesita interpretación.
• Electrones Retrodifundidos
Producidos por la interacción
culombiana con el núcleo
Eficiente para detectar
variaciones en la composición
química de la muestra.
Rayos X Característicos
Producidos por la interacción de electrones ligados en la desexcitación del
ion: libera una cantidad de energía igual a la diferencia entre la energía del
nivel donde se encuentra la vacancia y la energía de la capa del que proviene
el electrón. Permiten la identificación de los elementos químicos presentes
en la muestra.
Nano tubos de magnetita –G.Leyva 2008
Imagen de electrones secundarios Imagen de electrones retrodifundidos
Espectros EDS de las diferentes zonas ( diferentes contrastes)
Mapeos de RX
FIB
Image of a foil machined by FIB
from a strained silicon MOSFET
device.