Sem

Principios básicos del Microscopio Electrónico de Barrido
Jaime Renau-Piqueras & Magdalena Faura.
Sección de Microscopía Electrónica.
Centro de Investigación. Hospital "La Fé".
Avda. Campanar, 21.
46009 VALENCIA.

1.-Introducción
La posibilidad de observar muestras íntegras y en sus tre.s dimensiones
mediante la microscopía electrónica, fue hecha realidad con la aparición del
microscopioelectrónico de scanning (SEM) o de barrido, en el año 1965. Sin
embargo, los conceptos básicos para este tipo de microscopía fueron propuestos
por Knoll en 1935, tres años después de que Ruska y Knoll lo hicieran para el
microscopio electrónico de transmisión (TEM). Mientras que en el desarrollo de
este último se hicieron grandes y rápidos progresos hasta el punto de que en 1939
Siemens y Halskecomercializaron el primer TEM, la microscopía de barrido tendría que esperar hasta que en 1965, la Cambridge Instrument Co. lanzase el primer SEM. Desde entonces hasta la fecha, este tipo de microscopía ha avanzado
rápidamente constituyéndose en una técnica imprescindible en distintos tipos de
estudio, tanto sobre material biológico como en el campo inorgánico.
Aunque los fundamentos teóricos del TEM y delSEM son similares, conviene recalcar cuales son los puntos principales comunes y que diferencian ambos
sistemas, a saber:
TEM
Necesidad de alto vacío
Haz electrónico estático
Haz electrónico no puntual
Necesidad de secciones ultrafinas

SEM
Necesidad de alto vacío
Haz electrónico móvil
Haz electrónico puntual
Muestras íntegras
73

Electrones transmitidos
Lente proyectara
Pantalla en el interiorde la columna
Imagen en dos dimensiones
Resolución de 0,5 nm
Aumentos hasta 500.000
Contraste químico de la muestra

Electrones secundarios
Ausencia de lente proyectara
Pantalla en tubo Brown
Imagen tridimensional
Resolución de 10 nm
Aumentos hasta 140.000
Contraste no químico

2.-Principios físicos del Microscopio Electrónico
2.1. Poder de resolución.
Un microscopio es un instrumento diseñado parahacer visibles objetos que el
ojo no es capaz de distinguir. Cuando los rayos de luz emitidos por un punto pasan
a través de una lente de apertura semiangular alfa, se forma una imagen no mayor
que un punto pero cuya intensidad se manifiesta en forma del llamado disco de
Airy (Fig.1). La distancia (D) entre los dos mínimos de dicho anillo situados a
ambos lados del pico de máxima intensidad vienedada por la expresión:

l_ 2nsena
D- 1,22 "A

D

=0.61"A

[1]

nsena

Intensidad

D

Distancia desde el eje de la lente

74

Figura l.-Perfil de intensidad del disco Airy en un
punto. En ordenadas se
representa la intensidad de
la imagen. En Abcisas, la
distancia desde el eje de la
lente. 0: eje de la lente. D:
diámetro del disco central
de intensidad, dado por D=
1.22 Lambdalnsenalfa.

donde Aes la longitud de onda de la luz, n el índice de refracción del material
donde se encuentra el objeto y a la semiapertura numérica. Cuando dos puntos
emisores se encuentran muy próximos (Fig.2) las intensidades de ambos en la
imagen final se solapan. Así, la resolución de un sistema óptico se define como la
distancia entre los máximos cuando la intensidad máxima de un punto coincide
con el primermínimo del otro punto. Como se puede deducir de la expresión [1],
la resolución no depende de ninguna propiedad de la lente a excepción de a.

Distancia desde el eje de la lente

Figura 2.-Definición de resolución en términos de separación del disco de Airy. El
máximo central de una imagen coincide con el primer
mínimo de densidad de la
imagen adyacente, D=1.22
lambdalnsenalfa.

En microscopíaóptica, utilizando objetivo de inmersión, el valor de n.sen a
es aproximadamente de 1'4 y si se considera una A de 50 nm el límite de resolución sería de 217' 86 nm.
De Broglie (1924) demostró que un haz de electrones acelerados posee una
longitud de onda asociada de:

A =__l!___

[2]

mv

donde h= constante de Plank, m= masa de la partícula y v= velocidad.
Si un haz de electrones se acelera...