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.