Microscopio Electrónico de Barrido

La microscopia electrónica de barrido (MEB) se caracteriza por su capacidad de examinar la topografía regional y las características de los objetos expuestos, utiliza un haz de electrones cuya longitud de onda es más corta que la de la luz y, por lo tanto, es posible observar una estructura de varios nanómetros de escala, la resolución es de 0,5 a 4 µm (Fig. 1).

Fig. 1 Microscopio Electrónico de Barrido.

Desde el punto iluminado por el haz de electrones, se emiten varias señales, como electrones secundarios, electrones retrodispersados, rayos X característicos y catodioluminiscencia (Fig. 2), dependiendo de la forma de la muestra, la densidad de la sustancia y los elementos contenidos en su interior.

Aplicaciones

Las aplicaciones del Microscopio electrónico de barrido son muy variadas, y van desde la industria petroquímica o la metalurgia hasta la medicina forense. Sus análisis proporcionan datos como textura, tamaño y forma de la muestra.

ESTUDIO DE MATERIALES

Caracterización microestructural de materiales. Identificación, análisis de fases cristalinas y transiciones de fases en diversos materiales tales como metales, cerámicos, materiales compuestos, semiconductores, polímeros y minerales. Composición de superficies y tamaño de grano. Valoración del deterioro de materiales, determinación del grado de cristalinidad y presencia de defectos. Identificación del tipo de degradación: fatiga, corrosión, fragilización, etc.

Los electrones secundarios se utilizan para observar la topografía de la superficie de la muestra
Los electrones retrodispersos se utilizan principalmente para observar las diferencias de composición de la muestra
Los electrones absorbidos se utilizan principalmente para observar las diferencias de composición de la muestra. El contraste es el reverso de eso para la imagen de electrones retrodispersados.
Los electrones transmitidos a través de una capa de película delgada se utilizan para observar las diferencias en composición y densidad.
La luz emitida por un espécimen estimulado por la irradiación con haz de electrones forma una imagen, y se crea un espectro de emisión mediante espectrometría de longitud de onda. Esto se utiliza para aplicaciones como la evaluación de impurezas y defectos en semiconductores, la evaluación de la distribución de tensiones, la evaluación de la distribución de la estructura del defecto en la película de óxido, la evaluación de los elementos emisores de luz, etc.
Análisis EDS (Elemental): Esta es una función para obtener un espectro de la intensidad energética de los rayos X usando una combinación del detector de semiconductores de Si lipodo y el analizador multicanal (analizador de espectro) funciona excelentemente en el análisis de micro áreas.
Análisis WDS (Elemental): Esta es una función para obtener un espectro de longitud de onda utilizando el fenómeno de difracción de rayos X por un cristal. Sus características son alta resolución energética y alta sensibilidad de detección.

ODONTOLOGÍA

En este campo son muchas las aplicaciones de las caracterizaciones morfológicas que se pueden realizar con el microscopio electrónico de barrido.

Una aplicación específica de este microscopio se obtiene al estudiar la direccionalidad de las varillas del esmalte dental. Además se pueden analizar a través del SEM las alteraciones que producen los ácidos producidos por la entrada de microorganismos y restos alimenticios en las superficies vestibulares de los dientes anteriores, ya que sobre ellos se produce la retención de los materiales odontológicos en fracturas, fisuras, ferulizaciones, entre otras .

Ventajas

Alta resolución.
Posibilita conocer la morfología superficial.
Produce una relación 1:1 entre puntos de la muestra.
Se pueden observar todo tipo se superficies con una gran profundidad de foco.
El material a observar requiere mínima preparación previa.
Se pueden observar todo tipo de materiales biológicos.

Desventajas

Puede haber una pérdida del detalle de la estructura superficial en la imagen debido al ruido.
La imagen producida en el MEB depende de muchas variables: el contraste, el brillo, la emisión electrónica, la corriente de las lentes electromagnéticas, aperturas, y está afectado por los cambios en la composición de la muestra, la topografía y la inclinación

Observa algunos ejemplos a continuación...

Partes

Preparación de la muestra

Una muestra biológica necesita un pretratamiento llamado ¨preparación de la muestra¨. Esto es esencial para proteger al espécimen vulnerable del daño causado por el calor causado por la lluvia del haz de electrones.

Una muestra como tejido biológico que contiene agua debe deshidratarse al vacío.
Se fija al soporte de la muestra con una pasta especial o cinta adhesiva.
Toda la superficie de la muestra se recubre finamente con partículas metálicas como Au o Pt-Pd (el recubrimiento metálico evita que se forme una carga en la superficie de la muestra y aumenta el rendimiento de electrones secundarios, lo que dará mayor nitidez).
Una vez completada la preparación de la muestra, la etapa de la muestra se fija a la etapa de movimiento de la muestra en la cámara de la muestra y luego se evacua la cámara.
La evacuación se automatiza y se completa en un minuto.
Establezca un voltaje de aceleración de 20kV, por ejemplo (Los voltajes de aceleración más altos dan una mejor resolución, pero el daño de la muestra también aumenta).
Luego calienta el filamento para emitir electrones.
Se enfocan en un haz de electrones ajustando la lente del campo magnético usando la perilla de control (Algunos instrumentos están equipados con una función de enfoque automático).
Identifique su área de interés buscando con un aumento bajo, y luego puede aumentar gradualmente el aumento para mostrar y grabar la imagen ampliada.

RETO

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Bibliografía

1. Fischer ER, Hansen BT, Nair V, Hoyt FH, Dorward DW. Scanning electron microscopy. Current Protocols in Microbiology. 2012. 1–47 p.

3. Levrini L, Di Benedetto G, Raspanti M. Dental Wear: A Scanning Electron Microscope Study. Sauro S, editor. Biomed Res Int

4. 3M ESPE. Profile TP 3M E. Single Bond Universal. 2011;40.