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Universidad Autónoma del Estado de México
Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable UAEM - UNAM
Laboratorio de Microscopia - CCIQS
Reglamento del Laboratorio de Microscopia
ANEXO 1
Descripción del Equipamiento
Elaborado por:
Dr. Gustavo López Tellez
Dr. Alfredo Rafael Vilchis Nestor
Centro Conjunto de Investigación en Química
Sustentable UAEM - UNAM
Carretera Toluca-Atlacomulco Km 14.5
San Cayetano, Piedras Blancas, Toluca.
Estado de México, CP 50200
Laboratorio de Microscopia - CCIQS
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Presentación
…………………………………….
Infraestructura del Area de Microscopia
En el Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable, se cuentan con los siguientes equipos a cargo de la UAEM en el área de Microscopia, distribuidos en dos Laboratorios.
1. Laboratorio Microscopia Electrónica
a. SEM-EDS: Microscopia Electrónica de Barrido (análisis elemental
mediante EDS y Mapeo Químico). JEOL JSM-6510LV
b. TEM: Microscopia Electrónica de Transmisión de alta resolución
(Análisis elemental mediante EDS), con detectores STEM-BF y STEM-
ADF. JEOL JEM-2100
c. AFM Microscopia de Fuerza Atómica. VEECO modelo CP-II: SPM
Digital.
d. Ultramicrotomo (UM), modelo UC7 Marca Leica
e. Máquina para hacer Cuchillas para ultramicrótomo (c-UM), modelo EM
KMR3, Marca Leica
f. Equipo de Secado a Punto crítico (SPC), modelo CPD300, Marca Leica
g. Sputtering, Denton Desk IV
2. Laboratorio Microscopia Confocal
a. XPS: Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X, JEOL JPS-9200
b. Microscopio Confocal (MC), modelo TCS SPE dmi 4000, Marca Leica
c. Analizador automatizado de adsorción del gas (Autosorb), Marca
Quantachrome modelo Autosorb-iQ-C
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SEM-EDS Microscopia Electrónica de Barrido – Espectroscopia por
Dispersión de Energía de Rayos-X para análisis elemental y Mapeo
Químico
CARACTERÍSTICAS
Microscopio electrónico de barrido JEOL JSM-6510LV; voltaje de aceleración
de 1 a 30 kV, filamento de tungsteno, cuenta con detectores de electrones
secundarios y retrodispersos, en modalidad de alto vacío; en modalidad de bajo
vacío, cuenta con detector de electrones retrodispersos, resolución máxima de
5nm en modalidad de alto vacío y con electrones secundarios. Alcanza
magnificaciones de 30x a 300,000x Acoplado a detector de rayos X, para hacer
análisis químico por medio de Dispersión de Energía (EDS) marca OXFORD,
con resolución de 137 eV.
Sputtering
Para la preparación de muestras se
cuenta con una cámara de sputtering
marca DENTON Desk IV para recubrir
con oro, platino o grafito, posee un
sistema de vacío con aire de 30 a
1000 mtorr, con capacidad para 8
muestras.
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APLICACIONES
La microscopía electrónica de barrido es una técnica que sirve para analizar la
morfología de materiales sólidos de todo tipo (metales, cerámicos, polímeros,
biológicos, etc.), con excepción de muestras líquidas. La resolución nominal del
equipo es de 5 nm lo cual permite estudiar características de los materiales a
una escala muy pequeña. Este microscopio cuenta con la técnica de
Espectroscopía de Dispersión de Energía de Rayos-X (EDS) que sirve para
hacer análisis elemental. Con esta técnica se pueden detectar todos los
elementos químicos con número atómico mayor a 4 de manera cualitativa y
semicuantitativa. Una de las grandes ventajas respecto a otro tipo de
microscopía es la facilidad de preparación de muestras ya que sólo en casos
especiales se puede tornar laboriosa.
EJEMPLOS
Micrografías de diferentes materiales obtenidas por microscopía electrónica de
barrido. Las imágenes superiores se obtuvieron con el detector de electrones
secundarios, mientras que las dos de la parte inferior con el detector de electrones
retrodispersos en modo composición.
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Desecador de punto crítico, modelo CPD300, Marca Leica
CARACTERÍSTICAS
Sistema totalmente automatizado, (temperatura, presión, control de la
purga y de los lavados así como el monitoreo de todo el proceso de
secado de la muestra minimizando la intervención del usuario evitando el
error humano estandarizando todo el proceso, teniendo proceso
reproducibles y una alta calidad en la preparación de la muestra
ahorrando tiempo en el proceso.
Cámara de proceso de alta tecnología para incrementar la seguridad en
el proceso, reduciendo costos de mantenimiento.
Flexibilidad de preparar muestras tanto biológicas como de materiales
Sistema de control tipo “touch screen” de fácil uso y administración de
varios experimentos y usuarios.
APLICACIONES:
Instrumento de alta tecnología que utiliza un método para secar tejidos sin que
estos colapsen o deformen su estructura original, es decir, como cuando se
encuentran húmedos y son frágiles. Este método es indispensable para el
proceso de preparación de muestras en el microscopio electrónico de barrido
(SEM), así mismo para aplicaciones en el microscopio electrónico de transmisión
(TEM).
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TEM Microscopia Electrónica de Transmisión con detector Noran para
Análisis elemental mediante EDS, y dos detectores STEM para campo claro
(STEM-BF) y anular de campo obscuro (STEM-ADF).
CARACTERÍSTICAS
JEOL-2100 de 200 kV con filamento de
LaB6. Con una resolución de 0.23 nm
punto a punto y 0.14 nm línea a línea.
Alcanza magnificaciones de 2000 x a 1.5
M x, en modo normal, y de 50x a 6000x en
modo de baja magnificación. La
adquisición de las micrografías se lleva
acabo de manera digital a través de una
Cámara CCD de Gatan, modelo SC200.
Se tiene acoplado un detector de rayos X
para análisis por Dispersión de Energía
(EDS) marca NORAN. Está también
equipado con dos detectores para STEM,
de campo claro (BF-detector) y anular de
campo obscuro (ADF-detector). Es
posible también realizar difracción de
electrones de área selecta.
APLICACIONES
La microscopia electrónica de transmisión sirve para estudiar todo tipo de
materiales siempre y cuando cuenten con la preparación adecuada y tengan
dimensiones dentro del rango nanométrico o incluso sub-micrométrico. Por sus
características, es una herramienta importante para la caracterización estructural
de materiales nanoestructurados, de los cuales se puede obtener no solo
información morfológica, sino también cristalográfica y de composición química
con la ayuda de la espectroscopia de dispersión de energía de rayos-X (EDS).
En la modalidad de STEM es posible hacer estudios de dispersión de partículas
y mapeos químicos.
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EJEMPLOS
Micrografías obtenidas por medio de microscopía electrónica de transmisión. Las
figuras superiores corresponden a una micrografía de alta resolución de una
nanopartícula de oro, y una imagen de nanotubos de carbono. Las imágenes
inferiores son nanopartículas de oro a la misma magnificación, con los detectores
STEM-ADF y STEM-BF respectivamente.
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Ultramicrótomo modelo UC7 Marca Leica
CARACTERÍSTICAS
Sistema totalmente motorizado en todas sus posiciones, tanto de ajuste de
posición de la muestra como del sistema de corte, así como panel de control tipo
“touch screen” para controlar los parámetros esenciales de la operación de corte
tanto en temperatura ambiente como en congelación, el panel de “touch screen”
puede guardar las posiciones de la superficie de corte para evitar daños y
controlar el numero de cortes de cada segmento para el mejor aprovechamiento
y preservación de la cuchilla, en especial de la cuchilla de diamante esto se
puede lograr solo con el movimiento motorizado de la base porta cuchillas,
previniendo y ahorrando el costo de cuchillas de diamante, que además tiene
una puerto USB para transmitir los datos a una hoja de Excel y tener un record
del número de cortes optimizado. Sistema de gestión de muestras procesadas
después del corte directamente en el panel de control, para generar un protocolo
de flujo de trabajo estandarizado, teniendo información desde fecha, hora,
muestra, usuario, temperatura de corte de la muestra, de la cuchilla, de la crio-
cámara, y total del número de cortes, para tener una mejor administración del
uso del equipo y el flujo de trabajo. Sistema de iluminación tipo LED, 4
iluminaciones (luz incidente, luz transmitida, luz a través de la muestra y luz
especial para criocortes. Cámara para criocortes de alta tecnología especial para
trabajar con nitrógeno liquido y controlar parámetros por separado tanto
temperatura de la muestra, temperatura de la cuchilla, temperatura de la
criocámara, todo esto sin derramar el nitrógeno liquido.
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APLICACIONES
Instrumento altamente sofisticado para preparar muestras para cortes ultra finos
en el rango de nanómetros, indispensables para la visualización de las muestras
a través del microscopio electrónico (TEM y SEM,) se pueden cortar muestras
en temperatura ambiente (resinas epóxicas), y/o muestras congeladas que no
necesitan previa preparación para el corte ahorrando costos y tiempo para la
observación en el microscopio electrónico, así cubriendo casi cualquier tipo de
muestra o aplicación tanto biológica o de ciencia de materiales.
Máquina para hacer cuchillas, modelo EM KMR3, Marca Leica
CARACTERÍSTICAS
Parámetros definidos desde la fábrica, no se necesitan ajustes extras para
realizar cortes de buena calidad, diseño optimizado y mejorado en las bolas de
acero para el soporte de las cuchillas en el corte, reduciendo a un contacto
mínimo incrementando la calidad del filo de la cuchilla, sistema de balanceo de
corte de la cuchilla para incrementar el desempeño de corte de las cuchillas.
APLICACIONES
Instrumento para fabricar cuchillas de vidrio que sirven para realizar cortes en el
Ultramicrótomo UC7, utilizando vidrio con un tratamiento libre de tensiones para
garantizar el corte en el rango de nanómetros.
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ANALIZADOR AUTOMATIZADO DE ADSORCIÓN DE GAS
Analizador automático de adsorción gas marca Quantachrome modelo Autosorb-iQ-C con un puerto combinado para fisisorción/quimisorción y un segundo puerto opcional para fisisorción
CARACTERÍSTICAS
Analizador automático de alto vacío de
adsorción de gases con un puerto
combinado para fisisorción y
quimisorción, equipado para análisis de
microporo a bajo vacío y un segundo
puerto opcional para fisisorción. La
capacidad para quimisorción es posible
debido al horno que alcanza 1100°C,
aislamiento automático de flujo a través
de la celda, secuencias de análisis y
preparación de muestra in situ totalmente
programables. Cuenta con una variedad
de opciones para crecer en campo e
incluye: Controlador de flujo másico, TCD
(para estudios a temperatura programada
con o sin loop de titulación para titulación
por pulsos), espectrómetro de masas y
opción para dosificación de vapor. Tanto la versión con una o dos estaciones
cuentan con una estación con transductor de presión dedicado a medir (Po) y un
dewar de larga vida (90 horas). Las estaciones de desgasificación incorporadas
tienen protocolos controlados por la computadora para rampa, mantenimiento y
pruebas, una trampa fría y opcionalmente, un segundo sistema de vacío. Las
juntas metálicas sellan en zonas de medición críticas asegurando el
funcionamiento a baja presión.
APLICACIONES
La unidad puede ser utilizada para caracterización de materiales catalíticos
heterogéneos, sustratos, metales de transición, metales preciosos, adsorción
disociativa y no-disociativa, y para caracterizar sitios ácidos y básicos en un
material catalítico.
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CAPACIDAD DE ANÁLISIS EN FISISORCIÓN.
Isotermas: Hasta 1000 puntos de datos (por estación), adsorción o
desorción. Barrido de la histéresis.
Área de la superficie: BET, Langmuir, STSA, DFT, BJH
Microporos: NLDFT, QSDFT, Monte-Carlo, t-plot, método alpha-s,
método MP, Métodos DR y DA.
Mesoporos: NLDFT, BJH, DH.
Otros: Volumen total de poro y promedio de tamaño de poro. Selector
automático de punto BET para materiales microporosos basados en
ISO9277:2010.
Modos de operación: Volumen vacío clásico con helio o el modo libre de
helio. Característica de volver a medir volumen vacío (después del rango
de microporos).
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ESPECTROSCOPÍA FOTOELECTRÓNICA DE RAYOS X
Espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, marca JEOL JPS-9200, fuente
dual de Magnesio y Aluminio para modalidad estándar, en modalidad
monocromática opera con fuente de Aluminio y un cristal de cuarzo. Potencia
máxima de 500 watts con la fuente de Magnesio y de 600 watts con la de
Aluminio. Equipado con pistola de iones Argón para etching y depth profile. Áreas
de análisis de 1 mm, 0.2mm y 0.03 mm. Resolución de 0.75 eV (fuente de
magnesio) 0.85 eV (fuente de aluminio) y 0.45 eV (fuente monocromática).
Rango de medición de energía de enlace (binding energy) de 0 a 1480 eV.
Cuenta tambien con cañon de electrones para neutralizar la carga superficial en
muestras aislantes.
CARACTERÍSTICAS:
Fuente de rayos X: Fuente dual de Aluminio y Magnesio. Fuente monocromática
de Aluminio.
Opciones: Cuenta con una fuente de iones Argón para erosionado superficial
iónico. Áreas de análisis de 1 mm, 0.2mm y 0.03 mm. Permite realizar perfiles
de composición y estado químico respecto a la profundidad. Cuenta con cañón
de electrones para neutralizar carga superficial en materiales aislantes,
capacidad para realizar mapeos y reflectancia total.
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APLICACIONES
La espectroscopía fotoelectrónica de rayos X es una técnica de análisis
elemental cualitativa que permite estudiar la superficie de los materiales. El
análisis se hace sobre las capas más cercanas a la superficie (alrededor de 5
nm de profundidad). Esta técnica permite detectar todos los elementos con
números atómicos mayores a 2. Una gran ventaja respecto a otras técnicas es
que permite determinar el estado químico de los átomos que se encuentran en
la muestra (por ejemplo si los átomos de carbono están unidos a átomos de
oxígeno, estado de oxidación, etc.). Es una técnica muy utilizada para películas
delgadas, catalizadores metálicos, microchips, polímeros, entre otros materiales.
Equipo disponible:
Equipo de Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X, JEOL JPS-9200
EJEMPLOS
Espectros de XPS survey y de alta
resolución mostrando el análisis por perfiles, respectivamente.
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Sistema confocal espectral modelo TCS SPE dmi 4000, Marca Leica.
CARACTERÍSTICAS
El microscopio confocal TCS SPE cuenta con 8 canales secuenciales, 4 láseres
de estado sólido que cubren todo el rango de longitud de onda, el láser de 405nm
de excitación con nuevos lentes de corrección para el desfasamiento del láser;
escáner totalmente automatizado, con prismas para la detección espectral, con
obturador de alta velocidad, para el cambio de excitación de manera automática
con IFW y la sistema de iluminación EL6000, que tiene un tiempo de vida la
lámpara de 2000hrs, Control de laser totalmente automatizado AOTF que regula
la intensidad del láser ajustando de 0 a 100% dando una óptima iluminación ,para
la preservación de la muestra disminuyendo el blanqueamiento, no tiene partes
móviles, lo que nos da un resultado con mayor rapidez y precisión. Z-Galvo Alta
precisión en Z funciona con todos los objetivos, la plataforma modular con
interfaces predeterminadas, diámetro de campo de los oculares es de 10x/25mm
En comparación a los otros tipos de microscopios, el microscopio confocal TCS
SPE Leica proporciona un método altamente sofisticado a nivel tecnológico y
mejorado para obtener imágenes que puede ser utilizado de manera
interdisciplinario por la diversidad de aplicaciones que pueden llegar a tener
como herramienta de trabajo.
Equipo ergonómico, no necesita de instalaciones especiales para el
laboratorio, lo que evita costos adicionales, el arranque del sistema es
rápido para su operación. Plataforma de interfaz intuitiva que facilita el
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entorno de multiusuarios, poco esfuerzo para la capacitación, asegura
resultados comparables y fiables, no hay programas innecesarios
instalados, no hay conflicto de software.
Tiene la posibilidad de 8 marcadores diferentes por muestra, haciendo
la exploración secuencial, el láser 405, está perfectamente colocalizado
de los rayos uv a IR cercano a el plano focal, la tecnología para la
alineación UV es altamente estable; sin partes móviles, sin corrección
óptica adicional requerida.
Los láseres de estado sólido no requieren de un sistema de enfriamiento
lo que nos ahorra costos así como el tiempo de vida de estos láseres es
al doble de los de Gas.
El ajuste de manera individual de la potencia del láser optimiza la
protección de la muestra ahorrando costos en la preparación de una
nueva muestra para examinar y en ahorro en el láser ya que no utilizamos
toda la potencia, Máxima estabilidad, vibraciones mínimas. Imágenes
camino bien selladas contra el polvo, el espacio máximo en torno al
microscopio, mejor ergonomía.
APLICACIONES
Son diversas, este tipo de microscopios puede ser utilizado para diferentes
Ciencias o estudios en específico, se adapta a las necesidades de los
experimento, como: Morfología de la muestra, Biología Celular, imagen de
Células Vivas, Biología del Desarrollo, Patología, FISH, Neurociencia,
imágenes fluorescentes, Análisis de membrana celular, alta velocidad
seccionamiento óptico Multifluorescence, Micro manipulación, control del
experimento en intervalos de tiempo, Oncología - Examen de las células
cancerosas cultivadas, Patch Clamp – Fisiología en vivo, eclosión asistida,
Transferencia de Embriones, ICSI, S. Neurociencia - Exploración de cultivo de
neuronas, Neurociencia – análisis de neuroblastos, formación de patrones y
determinación citoplasmática, Transgénicos, Micro inyección, células vivas con
movimientos muy lentos, entre muchas otras aplicaciones.
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EJEMPLOS:
Imágenes de Microscopia Confocal de a) Hifas del hongo Neurospora crassa con
nanopartículas de plata, b) Alga Spyrogyra, c) Estudios de expresión mediante 4
marcadores (fluorocromos), la imagen es la mezcla de los 4 canales.
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