¿Cómo se realiza el SEM?

Microscopía electrónica de transmisión

La microscopía electrónica de barrido (SEM) es una potente técnica analítica que permite realizar análisis en una amplia gama de materiales, a grandes aumentos, y producir imágenes de alta resolución. La sala de microscopía electrónica de TWI, ampliamente equipada, permite analizar muchos tipos diferentes de muestras, con una resolución muy superior a la de la microscopía óptica convencional.

El microscopio electrónico de barrido se basa en la detección de electrones de alta energía emitidos por la superficie de una muestra después de haber sido expuesta a un haz de electrones altamente concentrado procedente de un cañón de electrones. Este haz de electrones se enfoca en un pequeño punto de la superficie de la muestra mediante la lente del objetivo del MEB. Variables como el voltaje de aceleración utilizado, el tamaño de la apertura empleada y la distancia entre la muestra y el cañón de electrones (distancia de trabajo) pueden optimizarse para obtener imágenes de la mejor calidad.

Existen dos modos de detección de electrones que permiten diferentes tipos de imágenes y análisis, cada uno de los cuales proporciona información vital. Los electrones retrodispersados pueden detectarse para obtener un contraste basado en las diferentes composiciones químicas de una imagen. Los electrones secundarios, emitidos cerca de la superficie de la muestra, proporcionan información sobre la topografía de la superficie.

Principio del microscopio electrónico de barrido

El primer paso de una evaluación científica es observar a fondo la forma del material. Para ello, disponemos de una lupa o un microscopio óptico. Pero, mientras se utilice la luz, no podemos ver nada más pequeño que la longitud de onda de la luz y, por tanto, observar una nanoestructura es extremadamente difícil.

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El microscopio electrónico de barrido (SEM) que se presenta aquí utiliza un haz de electrones cuya longitud de onda es más corta que la de la luz y, por tanto, es posible observar una estructura de hasta varios nm de escala.

El microscopio electrónico de barrido, que se utiliza en diversos campos como la medicina, la biología, los metales, los semiconductores y la cerámica, está ampliando sus fronteras de aplicación. Con la combinación de abundantes accesorios y dispositivos, su capacidad se está ampliando. El microscopio electrónico de barrido está considerado como una de las herramientas más potentes que se utilizan en los institutos de I+D y en los centros de inspección de control de calidad de todo el mundo.

El microscopio electrónico de barrido (en adelante, “SEM”) permite observar con claridad estructuras superficiales muy pequeñas, lo que no es posible con un microscopio óptico (en adelante, “OM”). Además, como puede proporcionar imágenes con mayor profundidad focal, permite observar imágenes tridimensionales, con un sentido similar al que se tiene cuando se observa una sustancia a simple vista, al ampliar la superficie del espécimen que tiene una estructura rugosa.

Microscopía electrónica de barrido

Visualizar un espécimen biológico con un microscopio electrónico no es una tarea trivial, sobre todo por la naturaleza intrínseca de las interacciones entre los electrones y la materia que son responsables de la formación de la imagen. Para poder obtener imágenes con el MEB, el espécimen necesita una superficie conductora y debe colocarse dentro de un alto vacío. Por lo tanto, las muestras biológicas no pueden ser fotografiadas en su estado original y deben ser procesadas en profundidad. En consecuencia, la preparación de la muestra es un paso crucial, que representa una actividad y un servicio esenciales en nuestras instalaciones.

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Las membranas de los blípidos se fijan para evitar su extracción por los disolventes durante la deshidratación. El precipitado negro de osmio que se forma durante este proceso aumenta la conductividad de la muestra y minimiza las distorsiones de la imagen resultantes de la carga.

Una muestra fijada se deshidrata por incubación en una serie de soluciones de etanol o acetona. La concentración de disolvente se incrementa gradualmente para que el agua se elimine suavemente, sin causar la contracción de la muestra.

Dejar que la acetona o el etanol se evaporen simplemente de la superficie de la muestra crearía artefactos, ya que estos disolventes tienen una tensión superficial relativamente alta y crearían microdesgarros en la superficie al salir. Para evitarlo, los disolventes de deshidratación se sustituyen por Hexametildisilazano (HMDS) o por CO2 líquido. El HMDS puede utilizarse en las preparaciones celulares y, tras una breve incubación (3 minutos), se elimina y se deja evaporar el exceso. Por otro lado, el CO2 líquido se aplica a los tejidos en un secador de punto crítico donde se lleva a un punto de temperatura y presión críticas en el que se vaporiza.

Explicación de la microscopía electrónica de barrido

El microscopio electrónico de barrido (MEB) es una técnica de imagen muy útil que utiliza un haz de electrones para adquirir imágenes de gran aumento de las muestras. Muy similar al microscopio electrónico de transmisión (TEM), el MEB mapea los electrones reflejados y permite obtener imágenes de muestras gruesas (~mm), mientras que el TEM requiere muestras extremadamente finas para obtener imágenes; sin embargo, el MEB tiene menores aumentos. Aunque tanto el MEB como el MET utilizan un haz de electrones, la imagen se forma de forma muy diferente y los usuarios deben ser conscientes de cuándo es ventajoso cada microscopio.

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Todos los microscopios sirven para ampliar el tamaño de un objeto y permiten ver regiones más pequeñas dentro de la muestra. Los microscopios forman imágenes ópticas y, aunque instrumentos como el MEB tienen aumentos extremadamente altos, la física de la formación de la imagen es muy básica. La lente de aumento más sencilla puede verse en la figura \N(\PageIndex{1}\N). La fórmula del aumento se muestra en \ref{1}, donde M es el aumento, f es la distancia focal, u es la distancia entre el objeto y la lente, y v es la distancia de la lente a la imagen.