De barrido: térmico, óptico de campo cercano

DE BARRIDO TÉRMICO

Mide la conductividad térmica en la superficie del espécimen y se obtiene información sobre su topografía. Las imágenes que se obtienen en el microscopio electrónico de barrido corresponden a electrones secundarios o electrones retrodispersados emitidos tras la interacción con la muestra de un haz incidente de entre 5 y 30 KeV.

Microscopio de barrido térmico

El haz de electrones se desplaza sobre la muestra realizando un barrido en las direcciones X e Y de tal modo que la posición en la que se encuentra el haz en cada momento coincide con la aparición de brillo, proporcionalmente a la señal emitida, en un determinado punto de la pantalla.

La señal de electrones secundarios se forma en una delgada capa superficial, del orden de 50 a 100 Å (Angström). Son electrones de baja energía, menos de 50 eV (electrovoltio), que pueden ser desviados fácilmente de su trayectoria emergente inicial y permiten obtener información de zonas que no están a la vista del detector. Esta particularidad otorga a esta señal la posibilidad de aportar información “en relieve”.

Ácaros acurrucados en la raíz de un pelo, imagen de microscopio electrónico de barrido con falso color

Ácaros acurrucados en la raíz de un pelo, imagen de microscopio electrónico de barrido con falso color.

La emisión de electrones retrodispersados depende fuertemente del número atómico de la muestra. Esto implica que dos partes de la muestra que tengan distinta composición se revelan con distinta intensidad aunque no exista ninguna diferencia de topografía entre ellas. Los rayos X que se generan en una muestra sometida a bombardeo electrónico permiten identificar los elementos presentes y establecer su concentración.

Aplicaciones

Los procesos son muy numerosos tanto en ciencia de materiales, como en ciencia biomédica. Dentro de la ciencia de materiales destacan las aplicaciones en metalurgia, petrología y mineralogía, materiales de construcción, materiales cerámicos tradicionales y avanzados, electrónica, fractografía y estudio de superficies y composición elemental de sólidos en general.

La microscopía electrónica de barrido también se aplica en botánica, en el estudio de cultivos celulares, dermatología, odontoestomatología y biomateriales, hematología, inmunología, y en el estudio de la morfología de preparaciones biomédicas en general.

DE BARRIDO ÓPTICO DE CAMPO CERCANO (SNOM)

microscopía óptica de campo cercano(SNOM)La resolución en microscopía óptica clásica está limitada por la difracción debido a la naturaleza ondulada de la luz. Por lo tanto, una resolución aproximada por debajo de λ/2 (media onda) usualmente no es posible. Sin embargo, el microscopio SNOM supera el límite de difracción y genera imágenes ópticas de alta resolución. La técnica requiere solo una preparación de muestra mínima.

Procedimiento

El escaneo del microscopio SNON, la luz láser de excitación se enfoca a través de una abertura con un diámetro menor que la longitud de onda de excitación, lo que resulta en un campo evanescente (campo cercano) en el lado más alejado de la apertura. Cuando la muestra se escanea a una pequeña distancia por debajo de la abertura, la resolución óptica de la luz transmitida o reflejada está limitada solo por el diámetro de la apertura.

Escaneo de microscopía campo cercanoLa sonda permanece inmóvil y el espécimen se desplaza, midiendo las propiedades ópticas y topográficas de la muestra. La resolución óptica alcanzable está en el rango de 60 a 100 nm. La imagen óptica se genera escaneando la superficie de la muestra punto por punto y línea por línea.

Aplicaciones

Las aplicaciones típicas se encuentran en la investigación de nanotecnología y en particular, en los campos muy relevantes de nano-fotónica y nano-óptica. En la investigación de ciencias de la vida y materiales, el microscopio SNOM permite la detección óptica de las estructuras superficiales más minúsculas de muestras transparentes y opacas. Usando combinaciones con técnicas de fluorescencia, incluso la detección de una sola molécula se puede lograr fácilmente.

DE IONES DE CAMPO FIM

Se emplea para el análisis de átomos; las muestras se colocan en una cámara de ultra alto vacío rellena de gas helio (He) o neón (Ne) donde una aguja de metal afilada (punta de < 50 nm. de radio) es colocada y enfriada hasta alcanzar temperaturas criogénicas (20º/100º K = -253,15º/-173,15º C). Al aplicar un campo eléctrico de voltaje positivo de 5.000 a 10.000 voltios sobre la punta. Los átomos de He o Ne cerca de la punta son polarizados por este y el fuerte campo eléctrico que existe en las proximidades, y atraídos hacia la superficie de la punta.

Allí, son ionizados por electrones “tunelados” (efecto túnel) de la superficie. Los iones positivos resultantes, son acelerados a lo largo de las lineas del campo eléctrico hacia una pantalla donde se forma una imagen muy amplificada de la superficie de la punta, mostrando así los átomos individuales. El microscopio FIM, ha permitido la obtención de imágenes muy nítidas a escala atómica.

Aplicaciones

  • Análisis de átomos.
  • Estudio o microanálisis de nanomateriales.
  • Elaboración de microsondas para microscopios de barrido con sondas.

Vaso Dewar

Recipiente diseñado para almacenar líquidos, fríos o calientes y proporcionar aislamiento térmico reduciendo las pérdidas de calor por conducción, convección o radiación. Su principal uso es el almacenamiento de Nitrógeno y oxígeno líquido durante mucho tiempo sin necesidad de refrigeración. Para almacenar Helio, el vaso debe tener cuatro capas de vidrio y la separación entre paredes se rellena con nitrógeno líquido.

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