Microscopio Electrónico de Barrido

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Foto SEM de fibras de Lycra® desgastadas; fuente: Museum of Applied Arts & Sciences

El microscopio electrónico de barrido, mejor conocido por sus siglas en inglés como SEM (scanning electron microscope), es un tipo de microscopio electrónico, diseñado para estudiar directamente las superficies de objetos sólidos, que utiliza un haz de electrones enfocados con energía relativamente baja como una sonda de electrones que se escanea de manera regular sobre la muestra. La acción del haz de electrones estimula la emisión de electrones dispersados ​​de alta energía y electrones secundarios de baja energía de la superficie de la muestra.

Debido a que es posible enfocar un haz de electrones muy finamente (en la escala de nanómetros), el SEM puede proporcionar un alto nivel de detalle topográfico. En sí mismo, el SEM no proporciona información química. Sin embargo, el haz de electrones genera rayos X a partir de la especie de muestra. A través del análisis de estos rayos X con un analizador de energía dispersiva (EDX), es posible obtener un mapeo elemental de la capa superficial de la muestra.

No se requieren técnicas elaboradas de preparación de muestras para el examen en el SEM, y pueden acomodarse muestras grandes y voluminosas. Es deseable que la muestra se vuelva eléctricamente conductora; de lo contrario, no se obtendrá una imagen nítida. La conductividad generalmente se logra evaporando una película de metal, como el oro, de 50-100 angstroms de espesor sobre la muestra por vacío (un espesor tal no afecta materialmente la resolución de los detalles de la superficie). Sin embargo, si el SEM puede funcionar a 1-3 kilovoltios de energía, entonces incluso las muestras no conductoras pueden examinarse sin la necesidad de un recubrimiento metálico.

En el SEM tradicional, las muestras deben estar recubiertas con una capa conductora (carbono o aleación de metal) para superar la carga de la superficie por el haz de electrones. Esto limita la sensibilidad de la superficie de la combinación SEM-EDX porque todas las señales deben atravesar el revestimiento de la superficie. Se deben usar rayos incidentes de alta energía para penetrar el recubrimiento.

Las técnicas SEM más recientes, sin embargo, usan un haz de electrones de menor energía, lo que elimina el problema de la carga superficial y, por lo tanto, la necesidad de recubrir la superficie con una capa conductora. La combinación de SEM-EDX, por lo tanto, se convierte en una verdadera técnica de análisis de superficie a muy bajas energías de electrones incidentes (~ 1-3 keV).

Los instrumentos de escaneo se combinan con un microscopio de transmisión de electrones (TEM) para crear microscopios electrónicos de transmisión de barrido. Estos tienen las ventajas de que se pueden estudiar secciones muy gruesas sin limitación de aberración cromática y se pueden usar métodos electrónicos para mejorar el contraste y el brillo de la imagen.

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