Scanning Electron Microscope

Hola!

Voy a contaros una práctica muy chula que hicimos el otro día. Se trata de estudiar un SEM (Scanning Electron Microsope), ver cuales son los procesos físicos que ocurren cuando metes una muestra, hacer una muestra y observarla con un SEM.

Foto 1: Ben y el SEM.

Un SEM es un microsopio electrónico de barrido en el que un haz de electrones atraviesa una serie de lentes magnéticas (ver foto 2) y cuando llega a la muestra interacciona con ella. El haz de electrones va barriendo la muestra, incidiendo cada vez en un punto distinto. Al mismo tiempo en la pantalla del ordenador se muestra lo que ha recogido el detector en un punto distinto cada vez, barriendo la imagen. De esta forma el aumento del microscopio viene dado por el cociente entre el tamaño de la imagen en el ordenador y el tamaño de la zona escaneada en la muestra.

Foto 2: Diagrama del montaje de un SEM.

Cuando el haz de electrones primario (PE) llega a la muestra puede interaccionar con ella de distintas formas (ver foto 3). Puesto que los PE llevan mucha energía no se paran justo en la superficie sino que tienen un cierto volumen de interacción (de color amarillo y naranja en la foto). Nosotros en el laboratorio detectamos 3 cosas:

- Los SE (secondary electrons) son electrones que estaban en los átomos de la muestra y a los que el PE ha comunicado su energía por lo que salen disparados.

- Los BSE (backscattered electrons) son los PE que incidían sobre la muestra, que han sido afectados por los núcleos positivos de los átomos mediante la fuerza de Coulomb y a veces vuelven a salir hacia arriba (que es dónde está el detector). Cuando detectamos BSE las distintas intensidades corresponden a distintos elementos en la muestra.

- Los Rayos-X característicos son los Rayos-X producidos debido a que el PE ha conseguido arrancar un átomo de las capas internas y ese hueco ha sido rellenado por otro electrón de una capa más exterior emitiendo un fotón de Rayo-X. Estas líneas espectrales nos permiten identificar los elementos que componen la muestra.

Foto 3: Interacción del PE con la muestra.

En el laboratorio hicimos una muestra en la que pusimos, entre otras cosas:

- Filamento de una bombilla

- Pelo

- Papel

- Estaño de soldar

- Goma de pelo

Foto 4: Muestra.

Foto 5: Trozo de un filamento de bombilla y un pelo (SE).

Foto 6: Filamento de bombilla (SE).

Foto 7: Filamento de bombilla (SE).

Foto 8: Filamento de bombilla (SE).

Con estas fotos calculamos la longitud del filamento de wolframio de la bombilla:

- Mide 31mm cuando está todo enrollado

- Tiene 130 vueltas grandes con 23 vueltas pequeñitas cada una.

- Tiene 2982 vueltas pequeñitas de diámetro 116,5micras

- Mide 1,09m de largo si estuviera estirado!!! :O

Foto 9: Papel (SE).

Antes de meter la muestra en el microscopio la recubrimos de una capa muy fina (unas decenas de átomos nada más) de cobre. Esto es porque si la muestra es aislante acumula carga al incidir con PE y podemos modificarla. De hecho, dejamos una pequeña zona de papel sin recubrir, vimos que le papel se movía!!

Foto 10: Estaño de soldar (BSE).

En la foto 10 (tomada con BSE en lugar de con SE) podemos observar que hay zonas más claras y zonas más oscuras (a pesar de que el relieve era plano). Las claras corresponden al Pb en la aleación y las oscuar al Sn. Esto es porque el Pb (Z=82) tiene un número atómico mayor que el Sn (Z=50) y por tanto la interacción Coulómbica del Pb con el PE es mayor que la del Sn y eso hace que más electrones vuelvan hacia arriba, pudiendo ser detectados.

Foto 11: Rayos-X caracterísitos del filamento de la bombilla.

La foto 11 es un ejemplo de los espectros de Rayos-X que medimos. El programa de ordenador te identificaba los elementos, y en el filamento de bombilla salía por supuesto W. También se ve que hay Cu, pero eso es debido al recubrimiento de la muestra. El O seguramente es debido a que el cobre de la muestra se habrá oxidado algo antes de meterla en el microscopio (donde está al vacío).

Por último unas fotos de la goma de pelo, no se ve nada demasiado interesante. Intenté hacer un análisis de Rayos-X para ver de qué estaba hecha pero solo salía Cu (del recubrimiento), C y O, nada exótico jaja. Y ya veis que bien se aprecia el relieve con un SEM.

Foto 12: Goma de pelo.

Foto 13: Goma de pelo.

Bueno, espero que os hayan gustado las fotos, y si es posible que alguien haya aprendido algo también. Hicimos más cosas aún en la práctica, pero no quiero dar mucho la tabarra (además que sino parece que estoy escribiendo un informe de laboratorio, y para un año que no tengo que hacerlo...).

Besicos!! =)