Microscópio electrónico escaneando
Un microscopio electrónico de barrido ( SEM ) es un tipo de microscopio electrónico que produce imágenes de una muestra escaneando la superficie con un haz de electrones enfocado . Los electrones interactúan con los átomos de la muestra, produciendo varias señales que contienen información sobre la topografía de la superficie y la composición de la muestra. El haz de electrones se escanea en un patrón de barrido de trama y la posición del haz se combina con la intensidad de la señal detectada para producir una imagen. En el modo SEM más común, los electrones secundarios emitidos por los átomos excitados por el haz de electrones se detectan mediante un detector de electrones secundarios (detector Everhart-Thornley ). El número de electrones secundarios que se pueden detectar y, por tanto, la intensidad de la señal, depende, entre otras cosas, de la topografía de la muestra. Algunos SEM pueden lograr resoluciones superiores a 1 nanómetro.
Las muestras se observan en alto vacío en un SEM convencional, o en condiciones de bajo vacío o humedad en un SEM de presión variable o ambiental, y en una amplia gama de temperaturas criogénicas o elevadas con instrumentos especializados. [1]
McMullan ha presentado un relato de la historia temprana de la microscopía electrónica de barrido. [2] [3] Aunque Max Knoll produjo una foto con un campo de objeto de 50 mm de ancho que muestra la canalización del contraste mediante el uso de un escáner de haz de electrones, [4] fue Manfred von Ardenne quien en 1937 inventó [5] un microscopio con alta resolución al escanear una trama muy pequeña con un haz de electrones desmagnificado y finamente enfocado. Ardenne aplicó la exploración del haz de electrones en un intento de superar la resolución del microscopio electrónico de transmisión (TEM), así como para mitigar problemas sustanciales con la aberración cromática.inherente a la imagen real en el TEM. Discutió además los diversos modos de detección, las posibilidades y la teoría de SEM, [6] junto con la construcción del primer SEM de alta resolución . [7] El grupo de Zworykin informó sobre trabajos adicionales , [8] seguidos por los grupos de Cambridge en la década de 1950 y principios de la de 1960 [9] [10] [11] [12] encabezados por Charles Oatley , todo lo cual finalmente condujo a la comercialización del primer instrumento comercial de Cambridge Scientific Instrument Company como "Stereoscan" en 1965, que fue entregado a DuPont .
Las señales utilizadas por un SEM para producir una imagen son el resultado de interacciones del haz de electrones con átomos a varias profundidades dentro de la muestra. Se producen varios tipos de señales, incluidos los electrones secundarios (SE), los electrones reflejados o retrodispersados (BSE), los rayos X característicos y la luz ( catodoluminiscencia ) (CL), la corriente absorbida (corriente de muestra) y los electrones transmitidos. Los detectores de electrones secundarios son equipo estándar en todos los SEM, pero es raro que una sola máquina tenga detectores para todas las demás señales posibles.
Arriba: análisis de electrones retrodispersados - composición
Abajo: análisis de electrones secundarios - topografía