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Centro Atómico Bariloche

Comisión Nacional de Energía Atómica

Río Negro - Argentina

Ing. Silvia Dutrús

Grupo Nuevos Materiales y DispositivosPrograma Ciclo de CombustiblesGerencia de Área Aplicaciones de la Tecnología Nuclear

dutrus@cab.cnea.gov.arCentro Atómico Bariloche, (8400) S.C. De Bariloche, Río Negro, ArgentinaTel: +54 2944 445282

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Una mirada a las ciencias a través del

Microscopio Electrónico de Barrido

La metalurgia de los indígenas del noroeste neuquino.Las algas del agua que consumimos todos los días. El baño de mi gata. La arena , ¿tiene cristales?. ¿Por donde toman aire las hojas? Los mosquitos, ¿cuantos ojos tienen?. ¿Quién disparó con un arma de fuego?

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Técnicas De Análisis Existen muchas y variadas técnicas que

nos permiten analizar muestras desde distintos puntos de vista

o Químicaso Ópticaso Físicaso Electrónicas o Nucleares etc.. ..

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Cada una de ellas nos brinda una datos parciales de la muestra, y de acuerdo a la información que se necesita es la o las técnicas a utilizar.

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Por ejemplo si queremos estudiar la cabeza de un insecto con una simple lupa podemos ver la cabeza, alas, patas etc.

Los detalles ¿Los podemos ver?

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La microscopía óptica no nos alcanza, entonces debemos recurrir a otra técnica que nos permita ver superficies con mas

aumento.

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Es aquí donde hace su aparición la

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Cabeza de mosquito

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Qué es laQué es la Microscopía Microscopía Electrónica Electrónica de de BarridoBarrido ??

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Una técnica que nos Una técnica que nos permite observar permite observar

superficies con mucho superficies con mucho aumentoaumento

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Estoma de una hoja de gramínea

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Grano de polen de retama

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Cristales pseudobrooquita (Fe2TiO5)

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El ojo de un insecto !

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•Un microfósil

Quironómido 0,5 mm

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Cómo lo logramos?Cómo lo logramos?

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Hacemos incidir el haz de electrones sobre la superficie a observar

Los electrones primarios arrancan electrones de la muestra en observación

Generando así los

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Un detector colecta los electrones secundarios y envía la señal a un televisor donde aparece un punto brillante, que será mas intenso cuanto mayor sea la cantidad de electrones colectados

detector de electrones secundarios

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El haz de electrones primarios se mueve “barriendo” una zona rectangular como sucede en el televisor de su casa

Por esto se llama :

Microscopio Electrónico de Microscopio Electrónico de Barrido Barrido

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Cómo hacemos para ver Cómo hacemos para ver cada vez con mayor cada vez con mayor

aumentoaumento ??

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•Hacemos que el haz de electrones “barra” a lo ancho de un rectángulo más pequeño

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Toda la información de esa zona aparecerá en la pantalla de TV

De esta forma vemos una zona pequeña aumentada muchas veces.

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Cuántas veces podemos Cuántas veces podemos

aumentar una imagen aumentar una imagen ??

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desde 10 veces

hasta 200.000 veces

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Es mucho, verdad Es mucho, verdad ??

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Qué otra cosa se puede Qué otra cosa se puede hacer con un Microscopio hacer con un Microscopio Electrónico de Barrido ?Electrónico de Barrido ?

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Algunos de los electrones que inciden sobre la muestra “rebotan” elásticamente

Generando así los

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Que información nos dan estos electrones?

Contraste por número atómico

En la imagen las zonas más brillantes son las que corresponden a materiales de mayor número atómico.

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Esta es una técnica que utilizamos con frecuencia en el análisis de muestras forenses cuando necesitamos identificar micropartículas de plomo sobre algún material orgánico como puede ser tejido, fibras sintéticas etc..

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Cuándo se arrancan electrones de un átomo, este átomo queda inestable y para estabilizarse emite rayos X.

Todos los elemento de la naturaleza cuándo se estabilizan emiten rayos-X de distinta energía.

rayos-X

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Si podemos medir esa energíaSi podemos medir esa energía

conoceremos de qué elementos está compuesta la muestra que estamos mirando

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De esta manera realizamos un análisis químico elemental

•Cualitativo

•Cuantitativo

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Imagen de electrones retrodispersados

Imagen de rayos-X de cobre (Cu, color magenta)

Imagen de rayos-X de plomo (Pb color azul)

Imágenes de esquirla de bala

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De esta manera realizamos un De esta manera realizamos un análisis químico de la muestra análisis químico de la muestra que observamosque observamos

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Cuándo utilizamos esta Cuándo utilizamos esta técnica?técnica?

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Cuándo queremos saber de que está compuesto un material, por ejemplo un trozo de metal , una cerámica, un vidrio etc..

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Este tipo de análisis se llama Este tipo de análisis se llama :

dispersivo en energía:dispersivo en energía:

cuando medimos la energía a los rayos-X

dispersivo en longitud de onda:dispersivo en longitud de onda:

cuando medimos la longitud de onda a los rayos X

Rayos-XE

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Este tipo de análisis se llama Este tipo de análisis se llama :

dispersivo en energía:dispersivo en energía:

si le medimos la energía a los rayos-X

dispersivo en longitud de onda:dispersivo en longitud de onda:

si le medimos la longitud de onda a los rayos X

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Mapeo de rayos X

Permite detectar las zonas donde se encuentra algún elemento en particular

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Imagen de electrones retrodispersados

Imagen de rayos-X de cobre (Cu, color magenta)

Imagen de rayos-X de plomo (Pb color azul)

Imágenes de esquirla de bala

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Aluminio Silicio

Los puntos brillantes indican las zonas Los puntos brillantes indican las zonas donde se encuentra el elemento detectadodonde se encuentra el elemento detectado

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Electrones Electrones secundariossecundarios

•superficiesuperficie

Electrones Electrones retrodispersadosretrodispersados

Rayos-XRayos-X

•Contraste por Contraste por número número atómicoatómico

•AnálisisAnálisis

•mapeo mapeo

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3 3 Cómo se preparan las Cómo se preparan las

muestras?muestras?

Tres preguntas que nos hacemos!!!Tres preguntas que nos hacemos!!!

1 1 Qué tipo de muestras podemos Qué tipo de muestras podemos

ver?ver?

2 2 Cuál es el tamaño más grande de Cuál es el tamaño más grande de

muestra? muestra?

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1 1 Qué tipo de muestras podemos Qué tipo de muestras podemos

ver?ver?Sólo deben cumplir la condición de estar totalmente secas, es decir sin líquidos.

Por qué?Por qué?

El microscopio trabaja en vacío (se ha sacado todo el aire del interior de la cámara donde va la muestra y cualquier líquido que hubiera en ese momento se convertiría en gas y no nos dejaría ver bien la imagen

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2 2 Cuál es el tamaño más grande de Cuál es el tamaño más grande de

muestra? muestra?

Depende del tamaño de la cámara del microscopio, en nuestro caso pueden hasta de 5cm por 10cm.

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3 3 Cómo se preparan las Cómo se preparan las

muestras?muestras?

• Deben estar secas (sin líquidos)

• Ser conductoras, es decir debe permitir el paso de los electrones.

Y las muestras biológicas que no conducen??

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3 3 Cómo se preparan las Cómo se preparan las

muestras?muestras?

Cuando no Cuando no conducen, les conducen, les colocamos una capa colocamos una capa muy fina de oro , muy fina de oro , aluminio u otro aluminio u otro material conductormaterial conductor

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Equipo para depositar Oro y Carbón

Balzers SCD 050

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Campos de Aplicación de la Microscopía Electrónica de Microscopía Electrónica de

BarridoBarrido•Ciencia de MaterialesCiencia de Materiales

•MedicinaMedicina

•MetalurgiaMetalurgia

•MineríaMinería

•GeologíaGeología

•PaleontologíaPaleontología

•BiologíaBiología

•ArqueologíaArqueología

•IndustriaIndustria

•Control de CalidadControl de CalidadEstos son algunas de las aplicaciones, se puede utilizar en todaslas disciplinas que Usted piense y muchas otras más.

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Esperamos haya disfrutado el paseo por la

Microscopía Electrónica de Microscopía Electrónica de BarridoBarrido

Muchas gracias Muchas gracias

por por acompañarnos !!!!acompañarnos !!!!

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Campos de Aplicación de la Microscopía Microscopía

Electrónica de BarridoElectrónica de Barrido

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Aleaciones de base cobreAleaciones de base cobre

Procedencia:

Sitio arqueológico “Caepe Malal” (Valle del Curi Leuvú, Departamento de Chos Malal, Provincia de Neuquén).

Piezas de análisis: dos piezas (muestras 3,4) de una armadura metálica

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zona con inclusiones de Pb

imagen contraste por número atómico (e-retrodispersados)

Pb Aleaciones de base cobre

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Ciencia de MaterialesCiencia de Materiales

Análisis de fractura

Caracterización de materiales

MetalurgiaMetalurgia

Aleación Cu-Zn Circonio hidrurado

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Cristales de Ti-Fe

Aleaciones

Al

Si

sec

Mapeo de chip de PC

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BiologíaBiología

Leposinclis

Rotíferos

Hongos

hongo

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MedicinaMedicina

Cabello normal

Cálculo renal

Cabello deteriorado

Tejido con glóbulos rojos

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MineríaMineríaGeologíaGeología

rayosX Si rayosX Fe

rayosX S

Imagen de contraste por número atómico de

mineral

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PaleontologíaPaleontología ArqueologíaArqueología

ostrácodos

diatomeas

Latón de enterramiento indígena

foraminífero

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IndustriaIndustria

Análisis de cerámicos, aceros, vidrios, sedimentos etc..

Control de CalidadControl de Calidad

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Estos son algunas de las aplicaciones de la Microscopía Electrónica de Barrido

Se puede utilizar en todas las disciplinas que Usted piense y aún en muchas otras

más.

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