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Escuela del Nodo “Películas delgadas y Nano estructurasMicroscopia Electrónica

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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 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.

100 kV λ = 0.037 nm

• 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)

FIBFuentes: W, Lab6 y FEG

MICROSCOPIOS ELECTRÓNICO DE TRANSMISIÓN (TEM) DE ÚLTIMA

GENERACIÓN

MICROSCOPIOS ELECTRÓNICO DE BARRIDO (SEM) DE ÚLTIMA

GENERACIÓN

filamento

condensador 1

condensador 2

muestra

objetivo

imagen 1

imagen 2

imagen final

intermedia

proyectora

Esquema de formación de la imagen en un microscopio electrónico. Las trayectorias de los electrones son las mismas hasta la lente intermedia.

f ilamento

condensador 1

condensador 2

muestra

objetivo

imagen 1

intermedia

proyectora

diagramade difracción

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.

Esquema de un microscopio electrónico de transmisión

NANOTUBO DE C

Films Mesoporosos

Ejemplos de patrones de difracciónA B

Una sola faseMonocristal de Mo

Una sola fase Policristal de Au

Más de una fase

Aerosoles de TiO2

Eje 5

Eje 2 Eje 3Nano Cuasicristales de Mo

PartículasCuasicristalinas

Microanalsis Dispersivo en Energías de Rayos X (EDS)

Algunas Interacciones de la radiación con la materia

Diferencias en las zonas de interacción de acuerdo al equipo y a la fuente

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

Al matrixSc-Zr

region

Sc rich

region

2 nm

200

020

F. C. Lovey, A. Condó, A. Tolley, - CAB

Philips CM 200 UT: martensita hexagonal maclada

Plano de macla: {121}F. C. Lovey, A. Condó, 2003,CAB

Caracterización de interfase en aleación con memoria de forma Cu-Zn-Al

fuente deelectrones

lentecondensadora

sistema dedeflexión

lenteobjetivo

muestradetector delas señales

sistemade vacío

amplificador

generadorde barrido

pantalla devisualización

Esquema de un microscopio electrónico de barrido

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 Mapeos de RX

Espectros EDS de las diferentes zonas ( diferentes contrastes)

FIB

Image of a foil machined by FIB from a strained silicon MOSFET device.