7.2: Microscopía Electrónica - SEM y SAM

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Las dos formas de microscopía electrónica que se utilizan comúnmente para proporcionar información de superficie son

Microscopía Electrónica Secundaria (SEM)
- que proporciona una imagen directa de la naturaleza topográfica de la superficie de todos los electrones secundarios emitidos

Microscopía de Barrena de Barrido (SAM)
- que proporciona mapas composicionales de una superficie al formar una imagen a partir de los electrones Auger emitidos por un elemento en particular.

Ambas técnicas emplean el enfoque del haz sonda (un haz de electrones de alta energía, típicamente de 10 a 50 keV en energía) para obtener la localización espacial.

A. Microscopía Electrónica Secundaria (SEM)

A medida que el haz de electrones primario se escanea a través de la superficie, se emitirán electrones de una amplia gama de energías desde la superficie en la región donde incide el haz. Estos electrones incluirán electrones primarios retrodispersados y electrones Auger, pero la gran mayoría serán electrones secundarios formados en múltiples procesos de dispersión inelástica (estos son los electrones que contribuyen al fondo y son completamente ignorados en la espectroscopia Auger). Se registra la corriente electrónica secundaria que llega al detector y la imagen del microscopio consiste en una “gráfica” de esta corriente, I, contra la posición de la sonda en la superficie. El contraste en la micrografía surge de varios mecanismos, pero ante todo de las variaciones en la topografía superficial. En consecuencia, la micrografía electrónica secundaria es prácticamente una imagen directa de la estructura superficial real.

La resolución alcanzable de la técnica está limitada por el tamaño mínimo de punto que se puede obtener con el haz de electrones incidente, y finalmente por la dispersión de este haz a medida que interactúa con el sustrato. Con los instrumentos modernos, se puede lograr una resolución superior a 5 nm. Esto es más que adecuado para la formación de imágenes de estructuras de dispositivos semiconductores, por ejemplo, pero insuficiente para permitir que muchos catalizadores metálicos soportados sean estudiados en detalle.

B. Microscopía de Barrena de Barrido (SAM)

Los electrones primarios incidentes causan ionización de átomos dentro de la región iluminada por el haz enfocado. La posterior relajación de los átomos ionizados conduce a la emisión de electrones Auger característicos de los elementos presentes en esta parte de la superficie de la muestra (ver la descripción de la espectroscopia Auger en la Sección 5.2 para más detalles).

Al igual que con el SEM, la resolución alcanzable está nuevamente limitada en última instancia por las características del haz incidente. Más significativamente, sin embargo, la resolución también está limitada por la necesidad de adquirir suficiente señal de Auger para formar una imagen respetable dentro de un período de tiempo razonable, y por esta razón la resolución instrumental alcanzable rara vez es mejor que alrededor de 15-20 nm.