Microscopía Electrónica de Transmisión: Principios, Componentes y Defectos

Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM)

La microscopía electrónica de transmisión (TEM) es una técnica poderosa para el estudio de materiales, siempre que tengan la preparación adecuada y dimensiones nanométricas o submicrométricas. Es esencial para la caracterización estructural de nanomateriales, proporcionando información morfológica, cristalográfica y de composición química mediante espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (EDS). En la modalidad STEM, permite estudios de dispersión de partículas y mapeos químicos.

Funcionamiento del TEM

El haz de electrones requiere lentes objetivas y condensadoras para enfocar la muestra. A diferencia de otros microscopios, en TEM los electrones atraviesan la muestra, y sus ángulos de salida son detectados por sensores debajo del porta muestras.

Componentes Principales del Microscopio Electrónico

Cañón de Electrones

Emite electrones que chocan o atraviesan la muestra, creando una imagen aumentada.

Lentes Magnéticas

Generan campos que dirigen y enfocan el haz de electrones, ya que las lentes ópticas convencionales no funcionan con electrones.

Enfoque: Si la lente es débil, la imagen se forma debajo del plano deseado (bajo enfoque). Si es fuerte, la imagen se forma sobre el plano deseado (sobre-enfocada).

Sistema de Vacío

Es crucial para evitar la desviación de electrones por moléculas de aire, requiriendo un vacío casi total.

Preparación de la Muestra

Debe tener un espesor menor a 100 nm para permitir la transmisión de electrones. Un espesor incorrecto impide el enfoque.

Placa Fotográfica o Pantalla

Registra la imagen aumentada detrás de la muestra.

Sistema de Registro

Defectos en las Lentes Objetivas

Aberración Esférica

Causada por el campo magnético no homogéneo de la lente sobre los rayos fuera del eje óptico.

Aberración Cromática

Variaciones en la energía de los electrones, especialmente al interactuar con la muestra, hacen que las lentes curven más los electrones de menor energía, resultando en una imagen en forma de disco.

Astigmatismo

Ocurre por campos magnéticos no uniformes, afectando a los electrones que viajan a través del eje óptico. Resulta en un haz ovalado, debido a discrepancias en el maquinado de lentes.

Defectos en las Lentes Condensadoras

Aberración Esférica

No es determinante para la difracción e iluminación del haz paralelo, pero es importante para el ajuste del sistema de iluminación.

Astigmatismo

Su corrección es crucial para el enfoque de la muestra. Su falla crea un doble efecto en los bordes de la muestra, como si estuviera en un segundo plano.