La microscopía electrónica confocal de barrido ( SCEM ) es una técnica de microscopía electrónica análoga a la microscopía óptica confocal de barrido (SCOM). En esta técnica, la muestra estudiada es iluminada por un haz de electrones enfocado, como en otras técnicas de microscopía de barrido, como la microscopía electrónica de transmisión de barrido o la microscopía electrónica de barrido . Sin embargo, en SCEM, la óptica de recolección está dispuesta simétricamente a la óptica de iluminación para recolectar solo los electrones que pasan el foco del haz. Esto da como resultado una resolución de profundidad superior de la imagen. La técnica es relativamente nueva y se está desarrollando activamente.
Historia
La idea de SCEM se deriva lógicamente de SCOM y, por lo tanto, es bastante antigua. Sin embargo, el diseño práctico y la construcción del microscopio electrónico confocal de barrido es un problema complejo resuelto por primera vez por Nestor J. Zaluzec . [1] [2] [3] [4] Su primer microscopio electrónico confocal de barrido demostró las propiedades 3D del SCEM, pero no se han dado cuenta de la resolución espacial lateral subnanométrica que se puede lograr con electrones de alta energía (resolución lateral de solo ~ 80 nm se ha demostrado). Actualmente, varios grupos están trabajando en la construcción de SCEM de resolución atómica. [5] En particular, ya se han obtenido imágenes SCEM con resolución atómica [6] [7]
Operación
La muestra se ilumina con un haz de electrones enfocado y el haz se vuelve a enfocar en el detector, recolectando así solo los electrones que pasan a través del foco. Para producir una imagen, el rayo debe escanearse lateralmente. En el diseño original, esto se logró mediante la colocación de deflectores de escaneo y desescaneado sincronizados. Dicho diseño es complejo y solo existen unas pocas configuraciones personalizadas. Otro enfoque es utilizar iluminación y recolección estacionarias, pero realizar el escaneo moviendo la muestra con un soporte de alta precisión controlado por piezo. Dichos soportes están fácilmente disponibles y pueden caber en la mayoría de los microscopios electrónicos comerciales, logrando así el modo SCEM. Como demostración práctica, se han registrado imágenes SCEM de resolución atómica. [6] [7]
Ventajas
Las altas energías de las partículas incidentes (electrones de 200 keV frente a fotones de 2 eV) dan como resultado una resolución espacial mucho más alta de SCEM en comparación con SCOM (resolución lateral <1 nm frente a> 400 nm).
En comparación con la microscopía electrónica convencional ( TEM , STEM , SEM ), SCEM ofrece imágenes tridimensionales. Se esperaba obtener imágenes 3D en SCEM a partir de la geometría confocal de SCEM, y recientemente se ha confirmado mediante modelos teóricos. [8] En particular, se predice que una capa pesada (oro) puede identificarse en una matriz ligera (aluminio) con una precisión de ~ 10 nm de profundidad; esta resolución de profundidad está limitada por el ángulo de convergencia del haz de electrones y podría mejorarse a unos pocos nanómetros en microscopios electrónicos de próxima generación equipados con dos correctores de aberraciones esféricas de quinto orden . [9]
Ver también
Referencias
- ^ Zaluzec, NJ (2003) "Microscopio electrónico confocal de barrido" Patente estadounidense 6.548.810
- ^ Zaluzec, Nueva Jersey (2003). "El microscopio electrónico confocal de barrido" (PDF) . Microsc. Hoy . 6 : 8.
- ^ Zaluzec, Nueva Jersey (2007). "Microscopía electrónica confocal de barrido". Microsc. Microanal . 13 : 1560. doi : 10.1017 / S1431927607074004 .
- ^ Frigo, SP; Levine, ZH y Zaluzec, NJ (2002). "Imágenes submicrónicas de estructuras de circuitos integrados enterrados mediante microscopía electrónica confocal de barrido". Apl. Phys. Lett . 81 (11): 2112. Código Bibliográfico : 2002ApPhL..81.2112F . doi : 10.1063 / 1.1506010 .
- ^ "Dr. Peter Nellist" . materiales.ox.ac.uk .
- ^ a b Hashimoto, Ayako; Takeguchi, Masaki; Shimojo, Masayuki; Mitsuishi, Kazutaka; Tanaka, Miyoko; Furuya, Kazuo (2008). "Desarrollo de sistema de barrido por etapas para microscopía electrónica de transmisión de barrido confocal" . EJ. Navegar. Sci. Nanotecnología . 6 : 111-114. doi : 10.1380 / ejssnt.2008.111 .
- ^ a b Takeguchi, M .; Hashimoto, A .; Shimojo, M .; Mitsuishi, K .; Furuya, K. (2008). "Desarrollo de un sistema de escaneo por etapas para STEM confocal de alta resolución". J. Elec. Microscopía . 57 (4): 123. doi : 10.1093 / jmicro / dfn010 .
- ^ Mitsuishi, K; Iakoubovskii, K; Takeguchi, M; Shimojo, M; Hashimoto, A; Furuya, K (2008). "Cálculo basado en ondas de Bloch de propiedades de imagen de microscopía electrónica confocal de barrido de alta resolución". Ultramicroscopía . 108 (9): 981–8. doi : 10.1016 / j.ultramic.2008.04.005 . PMID 18519159 .
- ^ Nellist, PD; Behan, G .; Kirkland, AI; Hetherington, CJD; et al. (2006). "Operación confocal de un microscopio electrónico de transmisión con dos correctores de aberraciones". Apl. Phys. Lett . 89 (12): 124105. Código Bibliográfico : 2006ApPhL..89l4105N . doi : 10.1063 / 1.2356699 .