Microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (Cryo-FEGSEM)

EQUIPO:

Microscopio electrónico Emisión de Campo con Crio Microscopia-APREO 2S LOW VAC-THERMOFISHER

El microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM), es un instrumento que al igual que el SEM es capaz de ofrecer una amplia variedad de información procedente de la superficie de la muestra, pero con mayor resolución y con un rango de energía mucho mayor. El funcionamiento es igual al de un SEM convencional; se barre un haz de electrones sobre la superficie de la muestra mientras que en un monitor se visualiza la información que nos interesa en función de los detectores disponibles.

La mayor diferencia entre un FESEM y un SEM reside en el sistema generación de electrones. El FESEM utiliza como fuente de electrones un cañón de emisión de campo que proporciona haces de electrones de alta y baja energía muy focalizados, lo que mejora notablemente la resolución espacial y permite trabajar a muy bajos potenciales, (0.02 - 5 kV); esto ayuda a minimizar el efecto de carga en especímenes no conductores y a evitar daños en muestras sensibles al haz electrónico.

Otra característica muy destacable de los FESEM es la utilización de detectores dentro de la lente, (in lens). Estos detectores están optimizados para trabajar a alta resolución y muy bajo potencial de aceleración, por lo que son fundamentales para obtener el máximo rendimiento al equipo.

El equipo instalado en el Servicio de técnicas No destructivas del MNCN-CSIC es el modelo APREO 2S de la marca THERMOFISHER, trabaja en modo de ALTO Y BAJO VACIO, en Modo de bajo vacío con presiones que oscilan entre 10 y 500 Pa para la visualización de muestras no conductoras sin ningún recubrimiento metálico, permitiendo introducir en el mismo muestras en su estado natural y sin preparación previa, cuenta con estación QUORUM de CRIO Microscopia acoplada y dispone de los siguientes detectores:

Detector de electrones secundarios Everhart-Thornley: ofrece la imagen SEM típica de la topografía de la superficie de la muestra con una gran profundidad de campo. Es el más adecuado para obtener resoluciones medias y bajas con potenciales de aceleración altos. Se utiliza principalmente para navegar por la muestra buscando puntos de interés y para estudiar muestras con mucha información topográfica.

2 x Detectores de electrones secundarios in lens Trinity: situados en el interior de la columna de electrones, trabaja con electrones secundarios de baja energía y ofrece las imágenes de mayor resolución. Son muy sensibles a las características superficiales de la muestra, por lo que son muy adecuados para la caracterización superficial de cualquier material. Ofrecen su mejor rendimiento a bajos potenciales de aceleración, (< 5 kV), y corta distancia de trabajo, por lo que es muy recomendable para trabajar con muestras sensibles al haz electrónico y para minimizar el efecto de carga en muestras no conductoras.

2 x Detectores de electrones retrodispersados -Retrodifusión direccional retráctil (DBS)-ABS y CDS:  sensibles a la variación de número atómico de los elementos presentes en la muestra, por lo que se utilizan para observar los cambios en la composición química del espécimen.

Detector de electrones retrodispersados in lens: es independiente de los detectores de secundarios in lens. Proporciona más contraste en Z que ningún otro detector de retrodispersados. Además es capaz de trabajar a muy bajo voltaje (en el mismo rango que el detector in lens de secundarios), por lo que es ideal para muestras sensibles.

Detector de electrones Trasmitidos STEM anular retractil-SEM/STEM:  

La microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) es una combinación de SEM y TEM: es decir, se obtiene una imagen de transmisión utilizando un método de barrido. Un TEM se puede modificar en un STEM mediante la adición de un sistema que escanea un haz enfocado a través de la muestra para formar la imagen. También se puede disponer de un STEM muy básico instalando un detector de transmisión en un SEM.

Al igual que el TEM, el STEM requiere muestras muy delgadas y analiza principalmente los electrones de haz transmitidos por la muestra. Una de sus principales ventajas sobre TEM es que permite el uso de otras señales que no pueden correlacionarse espacialmente en el TEM.

2 x Detectores de energía dispersiva de Rayos X, EDS (THERMOFISHER) de 100nm y de 30 nm de resolución: reciben los Rayos X procedentes de cada uno de los puntos de la superficie sobre los que pasa el haz de electrones. Como la energía dispersada de los Rayos X es característica de cada elemento químico, proporciona información analítica cualitativa y cuantitativa de puntos, líneas o áreas seleccionadas en la superficie de la muestra. Esta técnica se conoce como Microanálisis por EDS. Se dispone de 2 detectores uno con ventana de Be y otro sin ventana para detectar elementos ligeros.

Cryo Microscopia Electronica de Barrido- Emisión de Campo:

Esta técnica se basa en el congelamiento de muestras biológicas a una temperatura extremadamente baja y en muy poco tiempo, lo que permite que se mantengan las conformaciones nativas de las proteínas y otras estructuras celulares. Cryo-FEGSEM permite obtener imágenes a grandes aumentos de muestras en su estado nativo, lo que puede preservar su estructura y función naturales permitiendo la criofractura in situ que permite la observación de estructuras internas de las muestras.

SOFTWARE:

1-CHEMISEM:

Se puede realizar EDS de forma independiente o bien usar SW Chemisem, es diferente a los SEM tradicionales en que siempre se recopilan datos EDS en segundo plano. Utiliza algoritmos únicos para procesar las señales SEM y EDS simultáneamente, lo que le permite mostrar la morfología de una composición elemental cuantitativa de forma conjunta, en tiempo real. Procesa constantemente los datos EDS en segundo plano, lo que le proporciona actualizaciones en vivo de los datos elementales, a medida que se adquieren. Los elementos que se encuentran en la muestra se pueden activar y desactivar, lo que permite aislar áreas de interés.

2-PATH FINDER:

El software de microanálisis por rayos X Pathfinder combina las rutinas de procesamiento de datos de los datos de adquisición de imágenes espectrales con el análisis de componentes principales (PCA) y presenta de forma rápida una representación visual de las fases de composición de la muestra en el microscopio electrónico. El software Pathfinder destaca en la caracterización de materiales conocidos, así como en la detección de elementos desconocidos o contaminantes. Puesto que el software Pathfinder examina los datos de las imágenes espectrales píxel a píxel, puede hallar elementos menores o trazas en las matrices más complejas.

3-SW MAPS 3:

Para mapeo de áreas grandes y microscopía correlativa. La aplicación de software Maps proporciona a los usuarios la capacidad de centrarse en las áreas de interés dentro de una región de muestra organizando la muestra en mosaicos y luego navegando, seleccionando y superponiendo mosaicos para que puedan ser vistos y analizados con un nivel de detalle más alto que el
disponible anteriormente.

Los científicos e investigadores dependen cada vez más de observaciones a nanoescala para informar los últimos avances en investigación y análisis. Sin embargo, se ha hecho evidente que las observaciones de alta resolución pierden gran parte de su utilidad en ausencia de un contexto macroscópico más amplio. Las observaciones de múltiples fuentes deben vincularse, proporcionando la información multiescala y multimodal necesaria para obtener datos verdaderamente valiosos.

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