última actualización el 8 de marzo de 2020 por Sagar Aryal
el primer microscopio electrónico de barrido fue realizado inicialmente por Mafred von Ardenne en 1937 con el objetivo de superar el microscopio electrónico de transmisión. Usó energía de alta resolución para escanear un pequeño ráster usando un haz de electrones que estaban enfocados en el ráster., También tuvo como objetivo reducir los problemas de las imágenes de aberraciones cromáticas producidas por los microscopios electrónicos de transmisión.
Más estudios seguidos por científicos e instituciones de investigación como Cambridge Scientific Instrument Company, que finalmente desarrolló un microscopio electrónico de barrido completamente construido, en 1965 y lo nombró estereoscópico.
el precio del microscopio electrónico de barrido (SEM) es de aproximadamente 1 millón de dólares.,
definición del microscopio electrónico de barrido (SEM)
El microscopio electrónico de barrido (SEM) es un tipo de microscopio electrónico que escanea superficies de microorganismos que utilizan un haz de electrones que se mueven a baja energía para enfocar y escanear muestras.
el desarrollo de microscopios electrónicos se debió a la ineficiencia de la longitud de onda de los microscopios ópticos. los microscopios electrónicos tienen longitudes de onda cortas vert en comparación con el microscopio de luz, lo que permite una mejor potencia de resolución.,
fuente de la imagen: JEOL USA, Inc. y Wikipedia.
El Principio de un Microscopio electrónico de barrido
a Diferencia del Microscopio electrónico de Transmisión que utiliza la transmisión de electrones, el Microscopio electrónico utiliza electrones emitidos.
el microscopio electrónico de barrido funciona sobre el principio de aplicar energía cinética para producir señales sobre la interacción de los electrones., Estos electrones son electrones secundarios, electrones retrodispersados y electrones retrodispersados difractados que se utilizan para ver elementos cristalizados y fotones. Los electrones secundarios y retrodispersados se utilizan para producir una imagen. Los electrones secundarios son emitidos desde el espécimen juegan el papel principal de detectar la morfología y Topografía del espécimen mientras que los electrones retrodispersados muestran contraste en la composición de los elementos del espécimen.
¿cómo funciona el microscopio electrónico de barrido (SEM)?,
fuente de la imagen: Wikipedia
- La fuente de los electrones y las lentes electromagnéticas son de lámparas de filamento de tungsteno que se colocan en la parte superior de la columna y es similar a las Del Microscopio Electrónico de transmisión.
- Los electrones se emiten después de que la energía térmica se aplica a la fuente de electrones y se permite que se mueva en un movimiento rápido al ánodo, que tiene una carga positiva.,
- El haz de electrones activa la emisión de electrones primarios dispersos (primarios) a altos niveles de energía y electrones secundarios a bajos niveles de energía desde la superficie de la muestra. El haz de electrones interactúa con el espécimen para producir señales que dan información sobre la topografía superficial y la composición del espécimen.
- La muestra no necesita un tratamiento especial para la visualización bajo el SEM, incluso las muestras secadas al aire se pueden examinar directamente., Sin embargo, las muestras microbianas necesitan fijación, deshidratación y secado para mantener las características estructurales de las células y evitar el colapso de las células cuando se exponen al alto vacío del microscopio.
- Las muestras están montadas y recubiertas con elementos de metal pesado de capa delgada para permitir la dispersión espacial de las cargas eléctricas en la superficie de la muestra, lo que permite una mejor producción de imágenes, con alta claridad.
- El escaneo con este microscopio se logra estrechando un haz de electrones hacia adelante y hacia atrás sobre una sección delgada del microscopio., Cuando los electrones llegan al espécimen, la superficie libera un pequeño grupo de electrones conocidos como electrones secundarios que luego son atrapados por un aparato detector especial.
- cuando los electrones secundarios alcanzan y entran en el detector, golpean un centelleador (un material de luminiscencia que fluorece cuando es golpeado por una partícula cargada o fotón de alta energía). Esto emite destellos de luz que se convierten en una corriente eléctrica por un fotomultiplicador, enviando una señal al tubo de rayos catódicos. Esto produce una imagen que se parece a una imagen de televisión que se puede ver y fotografiar.,
- la cantidad de electrones secundarios que entran en el detector está altamente definida por la naturaleza de la muestra, es decir, las superficies elevadas reciben grandes cantidades de electrones, ingresando al detector mientras que las superficies deprimidas tienen menos electrones que alcanzan la superficie y, por lo tanto, menos electrones entran en el detector.
- Por lo tanto, las superficies elevadas aparecerán más brillantes en la pantalla mientras que las superficies deprimidas aparecerán más oscuras.,
partes de un microscopio electrónico de barrido (SEM)
los componentes principales del microscopio electrónico de barrido incluyen;
- Fuente de electrones – aquí es donde los electrones se producen bajo calor térmico a un voltaje de 1-40kv. los electrones se condensan en un haz que se utiliza para la creación de la imagen y el análisis ana. Hay tres tipos de fuentes de electrones que se pueden utilizar i., e filamento de tungsteno, hexaboruro de lantano y pistola de emisión de campo (FEG)
- lentes-tiene varias lentes de condensador que enfocan el haz de electrones de la fuente a través de la columna formando un haz estrecho de electrones que forman un punto llamado tamaño de punto.
- Bobina de escaneo: se utilizan para desviar el haz sobre la superficie de la muestra.
- Detector – se compone de varios detectores que son capaces de diferenciar los electrones secundarios, electrones retrodispersados, y electrones retrodispersados difractados., El funcionamiento de los detectores depende en gran medida de la velocidad de tensión, la densidad de la muestra.
- El dispositivo de visualización (dispositivos de salida de datos)
- Fuente de alimentación
- Sistema de vacío
Al igual que el microscopio electrónico de transmisión, el microscopio electrónico de barrido debe estar libre de vibraciones y elementos electromagnéticos.
imágenes de Microscopio Electrónico de barrido (SEM)
figura: imagen SEM de polen y estambres de Tradescantia., Fuente: Wikipedia
figura: micrografía electrónica de barrido a baja temperatura del nematodo quiste de soja y su huevo. Magnifica 1.000 veces. Fuente: Wikipedia
figura: imagen de microscopio electrónico de barrido de un hedereloide del Devónico de Michigan (el diámetro del tubo más grande es de 0,75 mm). Fuente: Wikipedia.
figura: photoresist sem micrograph (1995) SEM= DSM 982 Gemini from Zeiss. Fuente: Wikipedia.,
figura: micrografía electrónica de barrido de la superficie de un cálculo renal que muestra cristales tetragonales de Weddellite (oxalato de calcio dihidrato) que emergen de la parte central amorfa del cálculo. Fuente: Wikipedia.
figura: imagen SEM de estomas en la superficie inferior de una hoja. Fuente: Wikipedia.,
aplicaciones del microscopio electrónico de barrido (SEM)
se utiliza en una variedad de campos que incluyen usos industriales, estudios de Nanociencia, estudios biomédicos, Microbiología
- utilizado para el análisis químico puntual en espectroscopia de rayos X de dispersión de energía.
- utilizado en el análisis de componentes cosméticos que son muy pequeños en tamaño.
- Se utiliza para estudiar las estructuras de filamentos de microorganismos.
- Se utiliza para estudiar la topografía de elementos utilizados en industrias.,
Ventajas de la microscopía Electrónica de barrido (SEM)
- son fáciles de operar y tiene interfaces fáciles de usar.
- se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales para analizar superficies de objetos sólidos.
- Algunos SEMs modernos son capaces de generar datos digitales que pueden ser portátiles.
- Es fácil adquirir datos del SEM, en un corto período de tiempo de aproximadamente 5 minutos.,
limitaciones
- Son muy caros de comprar
- son voluminosos de transportar
- deben ser utilizados en habitaciones que estén libres de vibraciones y libres de elementos electromagnéticos
- deben mantenerse con una tensión constante
- deben mantenerse con acceso a sistemas de refrigeración
la combinación de los principios de trabajo del microscopio electrónico de barrido (SEM) y el microscopio electrónico (tem) formó el microscopio electrónico de transmisión de barrido (stem)., El microscopio electrónico de transmisión de barrido (STEM), utiliza un haz convergente de electrones para enfocar una sonda en la muestra, y la sonda se escanea en su superficie recogiendo señales que luego se recogen como punto a punto para formar una imagen.
