Microscopía: Interacción Radiación-Materia y Técnicas Espectroscópicas

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Tema 3: Interacción radiación-materia Introducción El límite de resolución en microscopía óptica viene definido por el rango de longitudes de onda que presentan la luz en el visible. En ese caso, lo máximo que se puede hacer es trabajar en UV o con aceite. Pero no se puede mejorar mucho más que lo que esas alternativas ofrecen. Por ello, la solución es trabajar con electrones, que se pueden tratar como haces por la dualidad de De Broglie. Al ser electrones, se pueden acelerar cambiando el potencial, así, si se aumenta el potencial se baja la longitud de onda, y si se baja la longitud de onda, se aumenta la resolución.

Los electrones no son como la luz, y estos sí que interaccionan con la muestra. Por lo que podemos encontrar diferentes interacciones que pasan simultáneamente en mayor o menor medida en función del tipo de muestra, y afectará más o menos en función de la señal que se está registrando. Con los electrones incidentes tenemos: Electrones retrodispersados (BSE): Vuelven hacia atrás si chocan con carga negativa. Permiten conocer el número atómico y topografía de la muestra. Electrones secundarios (SE): Son electrones que se emiten de la muestra al colisionar con el electrón incidente.

Así, parte de la energía se usa para emitir electrones de la muestra, lo que permite obtener información, principalmente, topográfica, y algo además de composicional. Rayos X: Los rayos X son característicos de cada elemento, dependiendo de las diferencias energéticas de cada uno, emiten a unas longitudes de onda u otras. Por lo que en función de las longitudes de onda obtenidas, se puede conocer qué elemento se tiene. Electrones Auger: Dan lugar a la espectroscopía Auger, que permite conocer la composición y el estado químico de la superficie.

Catodoluminiscencia: Se usa principalmente en semiconductores porque se emiten fotones, y la longitud de onda de esos fotones está relacionada con el ancho de banda prohibida. Además, si la muestra es lo suficientemente delgada, los electrones pueden pasar y sufrir 3 situaciones diferentes: Electrones transmitidos: Pasan y lo les pasa nada. Dispersión inelástica: Pasan y se dispersan inelásticamente y permiten un tipo de microscopía. Haz difractado: Se dispersan elásticamente y hay difracción de electrones. A parte de estas opciones, siempre hay que tener en cuenta que hay electrones que pueden ser absorbidos por la muestra. Reservados todos los derechos.

No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128391 Interacción elástica e inelástica Si se tiene un haz incidente sobre la superficie de una muestra hay dos opciones, que se de una interacción elástica o una inelástica. Las interacciones inelásticas son las predominantes y eventualmente, se reduce la energía de los electrones. En las interacciones elásticas, la deflexión de los electrones se produce sin pérdida de energía cinética (o no significativa). La tendencia de dispersión elástica disminuye conforme aumenta la energía del haz de electrones.

Ambos tipos de interacciones generan señales, y dan imágenes e información química. Interacción elástica Electrones retrodispersados Si el haz incidente pasa cerca del núcleo, este se desvía por la atracción que sufre. Así, cuanto más cerca de la carga positiva, o más grande sea el núcleo, más siente la fuerza y más se desvía. El haz no se ve afectado por los electrones de la nube electrónica porque los electrones incidentes llevan mucha fuerza; se afectan por el núcleo porque la carga positiva se encuentra concentrada en ese punto. Amás pesado es el núcleo, más se desvían los electrones.

Así, si hay dos zonas en la muestra con elementos más y meno pesados, la zona más pesada será en la que la señal salga más clara porque los electrones se desvían más fácilmente. Y es más clara porque se registran más electrones, y a más hay, mayor es la intensidad y menos oscura la imagen. A igualdad de muestra, el haz con mayor energía se verá menos desviado porque sentirá menos atracción por el núcleo. Los electrones retrodispersados salen de un área y dependen del elemento con el que chocan, en función del volumen de interacción.

Así, en la imagen se ve como el carbono presenta un área mayor, igual que el volumen de interacción, y el número de retrodispersados es menor que en el caso del oro. El volumen en el carbono es mayor porque el haz es capaz de atravesar más. En el oro en cambio se tiene más resolución porque hay mucha información en un área muy pequeña. En los elementos más pesados es más fácil hacerle la microscopía de barrido por los retrodispersados. En el SEM se estudia lo que pasa, por lo que, si se tienen elementos más pesados, pasan menos electrones y el contraste es a la inversa de lo que se ha comentado. Es decir, ahora los elementos más pesados son más oscuros y los menos pesados los más claros.

Además, si se conocen las fases que se forman, en función del color se puede conocer cuál es cada una. Si no se conocen, esto no se puede hacer, aunque es raro desconocer ese dato. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128391 Difracción de electrones (ED) Sucede algo similar a en difracción de rayos X, es decir, lega un haz y una parte se refleja. Así, si se tiene un monocristal, lo que se ve es similar al espacio recíproco.

Cada familia de planos se convierte en un punto, y lo que hay que hacer es orientar los planos. En cambio, si se tiene un policristal con diferentes orientaciones, se forman anillos. Y si no está ordenado, se forman halos o anillos difusos. Interacción inelástica Fundamentos En este caso, hay un haz incidente de electrones que colisionan con los electrones del átomo y esto le da la energía como para que ese electrón salga (ese electrón es un electrón secundario, que se explicará a continuación), y el electrón del haz sigue con su trayectoria. Es una interacción inelástica porque se pierde energía, que se transfiere al electrón que se emite.

Esto da información topográfica sobre cuánto pierde el elemento. Así, los elementos pesados hacen que se pierda más energía si se habla por unidad de longitud, mientras que si se habla por unidad de masa son los ligeros lo que hace que se pierda más (al ser más ligeros, el cociente sale mayor en este caso). Electrones secundarios Son electrones de la banda de conducción o de valencia que salen por el choque de los electrones dispersados inelásticamente con ellos. Por esto, son electrones de baja energía cinética, y aquellos que se generan a una profundidad mayor de 10 nm se absorben y no se detectan. Si son estos electrones los que se estudian, se obtiene una topografía.

Rayos X característicos Además de electrones secundarios, también se emiten rayos X, que varían en función del tipo de elemento, ya que la energía de los rayos X depende de las transiciones electrónicas características. Por lo que al final lo que se obtiene es un tipo de espectroscopía, que ya va incluida en el microscopio. Esto permite conocer la composición elemental, aunque no la química. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128391 Electrones Auger Además de los electrones secundarios, también pueden eyectarse electrones de la capa más superficial, que son los electrones de Auger. Estos, cuando se tiene una capa muy fina, permiten conocer la capa superior sin que le afecten las del interior. En este cas la energía está determinada por la estructura electrónica, dependiendo así de los tres niveles atómicos involucrados en el proceso. El único inconveniente es que no se pueden detectar elementos con Z<3, aunque hay muy pocos y no supone un gran problema.

Catodoluminiscencia Se da en los semiconductores porque los fotones salen por el paso de electrones de una capa a la otra, permitiendo así conocer información eléctrica, ya que se puede conocer el ancho de banda. En este caso, la longitud de onda está en el rango de la luz visible normalmente. Espectroscopía de pérdida de energía de electrones (EELS) Da información química y composicional. Se da interacción de los electrones al atravesar la muestra y permite la caracterización de materiales en microscopía electrónica de transmisión (TEM). Además permite conocer las propiedades locales de una muestra, como elementos, cantidad, enlaces o estados químico.

Volumen de interacción En función del volumen de interacción, se obtiene una información u otra, ya que el haz de electrones es capaz de penetrar más o menos. Cuanto más profundo, menor área de señal y más resolución. En cambio, a menor volumen de interacción, menos entra, más área y menor resolución. Además, el diámetro de la sonda es mayor cuanto menor es el potencial de aceleración, cambiando así también el área. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128391 Tema 4: Microscopía electrónica de barrido Haz de electrones como fuente Se puede considerar el haz de electrones como una radiación con longitud de onda de entre 0.001 y 0.01 nm, que además presenta distorsión en los gases, por lo que necesita vacío. Comparando las micrografías de microscopía óptica frente a los de microscopía electrónica de barrido se pueden ver varias diferencias: En microscopio óptico, las imágenes son con los colores reales, mientras que el SEM da las imágenes en una escala de grises a no ser que alguien les dé color.

Esto sucede porque en el segundo caso, se registran las cantidades de electrones, por lo que a más electrones, más claro, pero no da colores directamente. Cambia la profundidad de campo, en el SEM se pueden ver varias profundidades. Esto sucede porque se trabaja a más distancia y permite incluso tener un aspecto tridimensional. SEM puede proporcional análisis composicional y cristalográfico (si tiene un módulo específico en el segundo caso). Para la generación del haz de electrones se puede hacer por emisión termoiónica, por emisión de campo o por emisión de campo Schottky. Para la emisión termoiónica se usa un filamento de wolframio o de LaB6, y la emisión se da por calentamiento.

En la emisión por campo, la emisión se da por un campo eléctrico intenso y por el efecto túnel. Y en la emisión por campo Schottky se tiene una combinación de la temperatura y la corriente. Se usa el filamento de wolframio pero se recubre parcialmente con zircona, lo que hace más fácil sacar los electrones y disminuyendo la temperatura que hay que alcanzar. En este caso se aumenta la probabilidad de efecto túnel, hay mayor corriente de emisión y menor brillo. Emisión termoiónica La función de trabajo de un material es la energía que se necesita para que un electrón sea capaz de salir. Así, se puede superar la barrera energética aumentando la temperatura.

Una vez se ha aumentado lo suficiente la energía, salen los electrones, que lo hacen concentrados en un punto de los que hay que extraerlos. Para esto, se usa un filamento que acaba en punta porque se hace calentando por el efecto Joule, por lo que se concentra el calor en ese punto y es más fácil alcanzar la temperatura necesaria. Y a partir de ahí, se aplica un campo muy intenso para que salgan los electrones. Con este método y usan do el filamento de wolframio se obtienen imágenes con bajas resoluciones, permite el análisis microquímico y no es apto para microscopía con haces de baja energía.

Para conseguir usarlo, hay que calentar a más de 2500º C, la vida útil a corrientes medias es de 100h, el vacío requerido es 0.001 Pa, la densidad de corriente emitida es insuficiente, por lo que las imágenes presentan bajo brillo. Además, la función de trabajo es relativamente alta y también es alta la dispersión de energía. Para el filamento de LaB6, la función de trabajo es menor, emite entre 5 y 10 veces más brillo que con el de W, la mayor emisión se da a 1400-1600ºC y la vida útil es 10 veces mayor a la del filamento de wolframio. Además, se mejora la calidad de la imagen porque el tamaño de la sonda es inferior, lo que genera menor aberración cromática y mayor resolución.

En este caso se requiere un vacío de 10-5 y el coste es 10 veces mayor que el de wolframio. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 Emisión de campo (FED, Field Emission Gun) En este caso la emisión de electrones se produce por un campo electrostático intenso. La emisión no se produce por calentamiento. El diámetro del haz, la corriente y la dispersión de la energía son menores. Debido al menor tamaño de la fuente y la capacidad de foco tiene mayor brillo. Además presenta mayor vida útil, así como mayor coste y mantenimiento.

Se clasifican como microscopios de alta resolución y requieren de vacíos de entre 10-7 y 10-9. Emisión de campo Schottky La emisión de electrones se produce por un campo eléctrico y por excitación térmica (hay una emisión termoiónica asistida por campo). Para ello, a la punta de wolframio se le coloca un recubrimiento de zircona, bajando así la función de trabajo hasta casi la mitad. Este tipo es una fuente de Zr, el calentamiento hay que hacerlo solo hasta unos 1500º C, la corriente emitida es 40 veces superior a emisores en frío y la vida útil es de más de dos años. Presenta elevada estabilidad de la corriente del haz, el vacío necesario es de 10-7 Pa.

Y las aplicaciones en las que se usa son aquellas en las que se necesita estabilidad de corriente en la sonda, como es en EBSD y WDS. Instrumentación De más a menos lejos de la muestra se puede encontrar un cañón de electrones, fuentes que concentran el haz sobre al superficie de la muestra y una serie de sistemas de lentes: sistema objetivo, de lentes condensadoras, de lentes deflectoras. Hay un sistema de lentes deflectoras porque se genera una imagen por la intensidad registrada en cada punto. Si se hace punto por punto, para magnificar, lo que hace es tomar una distancia entre puntos más pequeña. En función del área que barra, se amplia más o menos.

Cuanto más grande sea el área, menos puntos se barren (más distanciados están). Las lentes deflectoras son además para mover el haz por la superficie. El haz, una vez llega, interacciona y se dan todas las interacciones que se han visto anteriormente. Por ello, hay un detector de retrodispersados, de electrones secundarios y detectores para todo aquello que se quiera mirar y que se pueden ir agregando al microscopio. Además de los dos primeros suelen venir incluidos los de rayos X. Partes del SEM Las partes claves para el SEM son: Emisor o cañón de electrones (donde se hace el vacío) Lentes condensadoras Lentes objetivo Sistema de detección de electrones.

Deflectores Bomba de vacío ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 Lentes electromagnéticas Se encargan de reducir el diámetro del haz de electrones y focalizarlo sobre la superficie de la muestra. Es decir, cogen los electrones que salen del emisor y van reduciendo el tamañodel haz hasta que llega a la muestra. Así, los sistemas de lentes lo que hacen es encargarse de que el haz llega con el diámetro, potencial, etc, específico.

Además, usan campos magnéticos para ontrolar la trayectoria del haz. Controlando por corriente aplicada. El diámetro de la sonda es del orden de milímetros, aunque a mayor potencial, mayor diámetro. Lentes condensadoras Son las primeras que encuentra el haz, por lo que tienen gran influencia en este. Hacen converger al haz, asím en función de la convergencia se tiene un tamaño de spot (diámetro del haz que llega a la superficie de la muestra). A mayor convergencia, menor spot y viceversa. Lentes objetivas En este caso influyen porque son las que van justo antes de la muestra, por lo que son las responsables de la focalización directa sobre la muestra.

Además, es importante el correcto alineamiento, ya que un haz focalizado produce un menor tamaño de spot y una mayor resolución. Aberraciones De igual manera que en microscopía óptica, aparecen aberraciones similares. Aberración esférica: El campo electromagnético es más fuerte en el borde de la lente que en el centro de la lente. Los electrones cercanos al eje óptico se focalizan en un punto más lejano de la lente. Y los cercanos al borde, se focalizan en un punto más cercano a la lente. Esto genera dispersión y la dispersión esférica en la imagen. Aberración cromática: Se genera por diferencias de energía o de longitudes de onda en los electrones que constituyen el haz.

De esta forma, no se puede conseguir una única energía en el haz, por lo que se acaba creando esta aberración. En este caso, en lugar de ver un degradado de colores, sino que la imagen no se ve definida. Se ve algo grisáceo en el contorno, lo que hace que aumente el área que se ve, y que no se vea nítido. Difracción de apertura: Los electrones que chocan con el borde, hacen que se genere la difracción. Esto contribuye al ensanchamiento de la sonda. Astigmatismo: Viene por la simetría en los campos de la lente. Se forman elipses y no se ven realmente puntos. Se soluciona moviendo el astigmador intentando que haya simetría en los campos. ¿Completando apuntes?

Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 Detectores Sirven para la colección y conversión de la señal en un pulso eléctrico para el posterior procesado y formación de la imagen SEM o el espectro EDS. Se pueden encontrar detectores para: Electrones secundarios Electrones retodispersados Rayos X Catodoluminiscencia Detector Everhart-Thornley (E-T) Primero convierte los electrones secundarios en fotones en un centelleador para tener luz visible.

Y después convierte esa luz en electrones en el fotomultiplicador, lo que hace que se consiga multiplicar los electrones y se aumente la señal. Tiene eficiencia elevada a bajas energías, bajo coste y periodos prolongados de uso. Detector de electrones retrodispersados También determinados detectores de estado sólido. Los electrones retrodispersados se dispersan inelásticamente en un material semiconductor, promoviendo el salto de electrones de la banda de valencia a la de conducción. Esto genera pares electrón-hueco. Por lo que mayor es el número de retrodispersados y mayor en su energía, mayor pares se producen.

De esta forma, un electrón retrodispersado con 5 keV puede generar hasta 1400 pares electrón-hueco. En este caso es un detector de reducido espacio, con alta eficiencia de recolección, bajo coste y períodos prolongados de uso. Detector de rayos X Está igualmente basado en un cristal semiconductor que sufre ionización y genera pares de electrón-hueco (efecto fotoeléctrico). El detector se coloca así en una posición optimizada para maximizar la recogida de rayos X. Catodoluminiscencia La detección se da en el sistema óptico, donde un monocromador separa en función de la longitud de onda. Cámara Presenta unos conectores u otros en función de la marca comercial.

Y lo principal es que tenga capacidad de movimiento en X e Y. Formación de la imagen En el SEM se forma la imagen porque hay una sonda que registra la imagen a la velocidad que se le indique. Y la magnificación que se obtiene es la longitud del pixel o del monitor donde se vea, entre el área que se está barriendo. Así, si los cuadros de la imagen son los píxeles, y el punto es la sonda, si se tiene un punto muy pequeño que no cubre el cuadro completo, se pierde información. Pero si la sonda es muy grande, cubre varios puntos y la información se superpone, obteniéndose imágenes borrosas. Por lo que lo que se busca es que la sonda tenga un tamaño similar al de la sonda.

Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 Los parámetros operacionales que condicionan la imagen y la resolución espacial son el potencial de aceleración, la corriente del haz y el ángulo de convergencia del haz, que afecta también al último parámetro, que es el diámetro del haz. Así, con un spot muy grande no se puede resolver la imagen y no se ve nítido. Si es más pequeño, se obtiene la información y la imagen es más nítida, pero no siempre se puede usar un spot pequeño.

Potencial de aceleración (energía del haz), Vo El aumento del potencial de aceleración genera un mayor volumen de interacción, aumentando la energía y área, lo que hace que disminuya la resolución. Es decir, un volumen de interacción mayor genera señales de baja resolución porque el área de emisión de electrones secundarios es mayor que el punto de entrada. Por lo que es difícil llegar a alta resolución de elementos de baja Z. Así, en muestras conductoras, un mayor potencial de aceleración consigue imágenes con mayor resolución, mientras que en muestras no conductoras genera artefactos (carga) que disminuye la resolución.

Por lo que, si es conductor es mejor usar altos potenciales, de entre 15 y 30 kV, mientras que para no conductoras, mejor de entorno a 5 kV. Es requerido para microanálisis de elementos pesados. Corriente del haz, ip La corriente del haz también condiciona el diámetro del haz. Si se disminuye la corriente, el diámetro es menor y mayor la resolución, pero la señal también es menor, lo que hace que la señal se pueda perder entre las señales del ruido. Por ello hay que llegar a compensar entre la resolución por el diámetro y la intensidad de la señal generada. Un aumento en la corriente provoca un aumento de la relación señal-ruido y la imagen se vuelve más nítida.

Y en muestras aislantes, una elevada corriente causa la carga. El problema de usar una corriente muy baja es que no se aprecia bien el relieve. Si se aumenta un poco, aunque se genere sobrecarga parcial en algunas partes, sigue sirviendo para poder ver otras zonas con buena resolución. Distancia de trabajo, WD La distancia de trabajo está condicionada por la profundidad de campo. Si se disminuye la distancia de trabajo, se tiene mayor ángulo y mejor resolución pero menor profundidad de campo. Por lo que, en función de cómo se quiera la imagen, se selecciona una distancia de trabajo u otra.

Cuanto más cerca, más magnificación se puede tener con buena resolución, pero menor profundidad de campo. Así, en función de lo que se quiera ver, se puede seleccionar una cosa u otra. Parámetros operacionales Energía de los electrones entre 1 y 30 keV. Diámetro del haz entre 1 y 10 nm. Profundidad de interacción en la superficie de la muestra, que es aproximadamente 1 micra. Estudio superficial. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 La imagen se forma o por electrones secundarios superficiales fruto de colisiones inelásticas, o por electrones retrodispersados de niveles más profundos que salen por colisiones elásticas múltiples. Electrones secundarios (SE) Salen de una profundidad de unos 10 nm, aunque depende de la superficie. A partir de estos se define el coeficiente o rendimiento de electrones secundarios, que es el cociente de los electrones secundarios que salen entre el número de electrones incidentes. Los electrones secundarios presentan una relativa dependencia con Z, pero muy poco, por eso proporciona topografía.

El detector que se usa en este caso es el Everhaart-Thornley (E-T). Además, en el haz de luz hay un rango de energías óptimo, no siempre cuanto más mejor. Contraste topográfico Se da por la variación en niveles de la señal correspondientes con variaciones en la geometría superficial de la muestra. Es decir, con el ángulo aumenta la eficiencia porque a igual muestra e igual haz, cuanto más inclinada la muestra, más electrones secundarios van a poder salir y la imagen se obtiene con mayor intensidad. Esto permite obtener imágenes con alta resolución, aunque se genera efecto borde.

En el efecto de borde lo que se ve son los bordes muy brillantes, lo que hace que se puedan enmascarar algunas cosas. Esto se debe a que se generan puntos de alta intensidad en algunos contornos, como en los poros. O se puede enmascarar la topografía de cosas que son más finas, como en la imagen de la derecha. Electrones retrodispersados (BSE) Dan principalmente información composicional porque dependen mucho del valor de Z. Además dependen del relieve, por lo que si se quiere ver composicional, lo mejor es pulir para que no aparezcan efectos de borde que enmascaren puntos. En este caso también se usa el detector E-T.

Además se define el concepto de reflectividad electrónica o coeficiente de emisión de electrones retrodispersados, que depende del número atómico y del ángulo del haz de electrones, ya que es el cociente de los retrodispersados entre los electrones del haz. Contraste composicional Con BSE, no se puede conocer qué es cada cosa, pero si se puede estimar cuál es más pesado que otro, ya que mayor número atómico, más clara esa zona y menor número atómico, más oscuro. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 Efectos y artefactos Un artefacto es todo aquello que se forma y que en realidad no está ahí. Como puede ser la carga en la superficie de la muestra. Otros casos son la contaminación o el daño en la superficie de la muestra, como cuando aparece un cuadrado tras haber estudiado con SEM. Eso se debe a que se ha quemado con el haz de electrones y ha generado degradación de la muestra en esa zona. Espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDX o EDS) Se da por emisión de rayos X característicos de cada material, por las transiciones electrónicas.

En este caso sí que se puede conseguir composición puntual, perfiles composicionales y mapeados composicionales. Emisión de rayos X característicos La energía de los rayos X depende del elemento y de la transición que tiene lugar. Las transiciones se denominan en función de en qué capa acaban, así se pueden encontrar transiciones K, L y M, con energía decreciente en ese mismo orden. La intensidad de las líneas cumple que: Las transiciones más probables son a un hueco de la capa K desde la capa L. Que son además las más intensas. K Alpha está siempre presente y tiene más intensidad que K beta, pero menos energía.

Si hay energía suficiente, se tiene K Alpha, aunque si los elementos son muy pesados, puede aparecer solo las señales de las transiciones L. Alpha 1 y 2 suelen aparecer solapadas. Para que estas emisiones se den, la energía del haz de electrones tiene que superar un determinado valor crítico. A mayor Z, mayor energía se requiere. En el caso del volumen de interacción, los elementos con mayor Z permiten mayor resolución lateral. Esta técnica está limitada en la detección de elementos ligeros por el rendimiento en la emisión de rayos X.

Con respecto al rendimiento de fluorescencia y absorción de rayos X, los elementos con baja energía de ionización (Z<11), tienen menor rendimiento de fluorescencia, por lo que es más probable que se produzca un electrón Auger que un fotón de rayos X. Las intensidades de los picos para elementos con bajo Z son menores comparados con aquellos que tienen un mayor rendimiento de fluorescencia. En la emisión de rayos X característicos hay además una producción continua de rayos X, que es lo que se denomina como espectro continuo (Bremsstrahlung). Esta emisión continua se da porque cuando el haz llega a la muestra los electrones se frenan, lo que hace que se emita.

Por eso en todo el espectro hay una contribución continua en la zona inferior del espectro. Cuando el haz tiene suficiente energía, además de obtener el espectro con los rayos característicos para los elementos de superficie, también salen los que están debajo, aunque estas señales no implican que haya un compuesto. Esto puede también generar solapamiento de picos. Así, cuanto más estrechos sean los picos, más fácil es diferenciarlos. Pero si se tienen Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 picos anchos, es muy probable que dentro haya más de un pico, haciendo más difícil cuantificar porque no se sabe qué hay ni en qué porcentajes. Para cuantificar, el software lo que hace es comparar con una muestra estándar de ese elemento, permitiendo conocer cuál es la intensidad estándar. Así, compara la intensidad que da la muestra y el que da el estándar. Es problema es que los otros elementos que están en la muestra no son los de la muestra estándar, por lo que hay que aplicar otras correcciones. Se puede cuantificar la intensidad de rayos X generados por un elemento A y la concentración de un elemento en una muestra.

En los cálculos de la concentración es donde aparecen los factores Z, A y F, que son factores de corrección para DRX. Z es para las diferencias en el número atómico medio, A las diferencias en la absorción de rayos X y F las diferencias en la producción de rayos X secundarios o fluorescencia. Preparación de muestras Los pasos principales para la preparación de muestra son: Limpieza y secado. Contacto eléctrico. Colocando un recubrimiento conductor como oro o platino; o con pulverización catódica (sputtering). El contacto eléctrico se hace porque es necesario que haya conducción. ´ Uso de resinas conductoras.

Difracción de electrones retrodispersados (EBSD) Los retrodispersados pueden interaccionar con las muestras cristalinas y dar un patrón de dispersión. De esta forma se obtienen unas líneas que están relacionadas con las estructuras cristalinas, de forma que el espaciado entre las líneas está relacionado con la distancia interplanar de esa muestra. Lo que da idea de cómo es la cristalografía de la muestra. Esto permite colorear las imágenes en función de la orientación cristalográfica, asociando cada punto con el patrón que le da y la orientación. Modo ambiental (ESEM) Se hace a bajo vacío, con una distancia de trabajo pequeña.

Se divide la columna en dos cámaras con una apertura limitante de presión (PLA). Y se usa en muestras hidratadas, biológicas y materiales no conductores eléctricos. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128392 Tema 5: Microscopía electrónica de transmisión Introducción Presenta una resolución de entre 0.1 y 0.2 nm. Y el esquema general es: fuente o emisor de electrones, lentes condensadoras, muestra, lentes objetivas, lentes proyectoras y final.

Como los electrones tienen que atravesar la muestra, es necesario que esta tenga un espesor menor a 200 nm. Las limitaciones que presenta esta técnica son: Tamaño de muestra. Tienen que ser de 3 mm de diámetro y un máximo de 200 nm de espesor. Preparación de la muestra. Daño de la muestra por el haz de electrones. Como el haz de electrones es muy energético puede generar daños en las muestras. Interpretación de imágenes. Es complejo interpretar las imágenes por lo que, en parte, es importante saber qué se está viendo.

Instrumentación Los componentes son, de arriba abajo: Emisor o cañón de electrones, lentes condensadoras, lentes de objetivo, lentes de difracción, lentes intermedias, lentes de proyección, pantalla o registro y el sistema de vacío. La muestra se suele meter entre las dos lentes objetivo, por lo que hay que tener cuidado para que no se formen aberraciones. Las lentes condensadoras: Focalizan el haz de electrones en la muestra. Optimizan la iluminación, Producen una sonda de pequeño diámetro. En el empleo de la doble condensadora, la C1 (apertura fija) determina el tamaño del haz (spot size) y la C2 (apertura variable) varia la dispersión del haz sobre la muestra (brillo o intensidad).

Las aperturas limitan los electrones que alcanzan la muestra, limitan los rayos X generados por colisión con la columna y delimitan el diámetro máximo de la iluminación. Se subenfoca hasta que se ilumina toda la superficie de la muestra. Una mayor magnificación implica que el haz ilumina menos superficie de la muestra. De forma general, una mayor apertura supone una mayor intensidad y menor calidad de imagen porque no se eliminan los electrones de la periferia que pueden dar interferencia. Las lentes objetivo se encargan de la resolución y contraste, de la formación de la primera imagen intermedia y del patrón de difracción.

La asimetría aquí da lugar a astigmatismo, compensado con astigmadores. La apertura del objetivo es de entre 25 y 75 micras. De esta forma se limitan los electrones dispersados en ángulos elevados, lo que genera pérdida de nitidez en el fondo. Además de permitir Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128393 la selección de los haces formadores de imagen: campo claro (haz transmitido) o campo oscuro (haz difractado). Menor apertura genera mayor contraste, y menos calidad de apertura, mayor efecto de difracción.

Las lentes proyectoras permiten la magnificación, la formación de la imagen final y tiene influencia en las aberraciones. Un mayor número de lentes da lugar a un mayor rango de aumentos. Lente objetivo Genera 2 efectos, da la proyección del patrón de difracción en la pantallas, además de la proyección de la imagen. Todo se da junto, lo único que se hace es cambiar o escoger una cosa o la otra, que lo que hace es que cambie la lente en función de cómo se quiere que se posicionen. Si se forma la imagen del plano focal posterior de la lente objetivo, se visualiza el patrón de difracción de electrones. Portamuestra El portamuestras se coloca entre las lentes objetivo.

Algunos de los requerimientos que debe cumplir son: Facilidad de intercambio Disipación del calor (contacto con la muestra). Es decir, que disipe el calor que toma la muestra al aplicar el haz de electrones. Evitar desplazamiento de la muestra durante la operación. Se trabaja a una escala tan pequeña que cualquier movimiento puede generar interferencia. No contaminante de la muestra. Preparación de muestras Si las muestras son en polvo, se ponen en suspensión o en un disolvente que sea volátil, se suspende la partícula y se aplica ultrasonido para que no estén aglomeradas. Y tras ello se coloca en el portamuestra.

Si son otro tipo de muestras que tengan volumen o que sean sólidas, lo que se hace es tomar fracciones de la muestra con un tamaño similar al que se quiere. Como en algunas zonas en necesario que haya 100 nm de grosor, lo que se hace es tomar zonas diferentes con diversos grosores. Para esto se pueden usar ruedas abrasivas, cuñas, cortar secciones transversales, etc. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128393 Así pues, se puede hacer por: Adelgazamiento mecánico Adelgazamiento electroquímico.

Se tiene una celda electroquímica que va arrancando material hasta que se queda algo similar a un agujero. Adelgazamiento iónico. Se forma una zona de playa que es la que limita la zona de visualización. Ultramicrotomía. Se va desgastando hasta tener una forma de pirámide. A partir de ahí se cortan 'lonchas' del material del grosor que se quiera. Para ello se usa el cuchillo de diamante, para evitar degradar el material al cortar. Si no, se puede hace crío- ultramicrotomía, que se hace en nitrógeno líquido. El material por el frío se encuentra en comportamiento frágil y es más fácil cortar sin deformar. Mecanizado por haz de iones. Focused Ion Beam, FIB.

Mecanismos de contraste El origen del contraste en un TEM puede deberse al espesor de la muestra y la densidad, además de a la difracción. Hay un contraste inherente de la muestra por la interacción electrostática que muestra dependencia de la dispersión elástica y la absorción del haz con el número atómico, aumentando según aumenta el número atómico. Y una dependencia de la dispersión elástica y la absorción del número total de átomos en el camino del haz.

En la difracción se necesitan muestras cristalinas y hay una variación de la intensidad en función de la región debido a que los electrones dispersados no se distribuyen de forma continua, sino que se distribuyen de forma discontinua como ondas difractadas. Contraste de amplitud La disminución de la amplitud del haz de electrones genera variación con la composición atómica (distribución angular de electrones dispersados), y variación con la densidad (distribución angular de electrones dispersados). Menor potencial de aceleración da así mayor contraste, mayor aberración cromática y menor brillo.

Y menor apertura de objetivo da mayor contraste, menor aberración esférica, pérdida de resolución y posible efecto de difracción en los bordes. Contraste de fase En este caso no se ven los átomos, si no que se ve la diferencia de fase entre el haz de electrones no dispersados y el dispersado (plano imagen enfocado). Esto permite tener imágenes de alta resolución y llegar a estructuras de pequeña dimensión y finas. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128393 Pueden darse: Franjas de Fresnel: Aparecen en regiones de la muestr con gradientes de espesor. Son un efecto óptico. Zonas sub-enfocadas (líneas con mayor brillo) y zonas sobre-enfocadas (línea con menor brillo). Fondo granulado: Se genera un granulado como si hubiera ruido en el fondo. Modos de imagen En campo claro se selecciona solo el haz transmitido y los más cercanos que estén difractados con bajo ángulo. Todo lo que se difracta a mayor ángulo sale oscuro. Y lo que es amorfo, no se difracta por lo que sale claro. En cambio en campo oscuro se forma la imagen con el haz dispersado.

Lo que difracte en esa posición sale claro, y todo lo que lo haga en otra dirección sale oscuro. Ahora el amorfo sale de igual manera oscuro. En campo oscuro hay dos formas de generar la imagen. Con el haz incidente perpendicular, se difractan y se coge el difractado que sale con cierto ángulo. O en lugar de que el incidente sea perpendicular se pone inclinado y el haz sale perpendicular. El segundo es que se denomina imagen con haz rotado, y por la configuración que tiene, tiene mayor resolución. Imágenes de red (High Resolution TEM, HRTEM) Presentan contraste de fase, por lo que se necesita que los haces no estén en fase para poder analizar el desfase de ambos y conocer así el contraste.

Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128393 Difracción de electrones (ED) A partir de la Ley de Bragg, si en lugar de con rayos X se trabaja con electrones, la longitud de onda se hace mucho mayor y los ángulos más pequeños. Por lo que el seno del ángulo se puede aproximar directamente al ángulo. El haz transmitido es el eje de zona, que es el plano en el que está orientado el cristal. Cada uno de los puntos es la representación de un plano en el espacio recíproco. Así, la distancia entre dos puntos es la distancia interplanar.

Y a mayor distancia de cámara, más separados están esos puntos. Los fundamentos de esto es la esfera de Ewald, donde, si se tiene un monocristal se tiene puntos bien definidos. Pero si se tiene más de un cristal se ven juntos llegando a formar anillos, y si se tienen amorfos se ven halos. Líneas de Kikuchi La dispersión elástica de electrones dispersados inelásticamente. El patrón consiste en pares de líneas donde la anchura y la intensidad de las bandas están relacionadas con el espaciado de los planos cristalinos. Los ángulos en cambio están relacionados con los ángulos formados por los planos cristalinos. ¿Completando apuntes? Completa tu futuro Reservados todos los derechos.

No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11128393 TEMA 6 : Microscopía de campo cercano - Sonda sólida integrada en un cantiléver - Radio de curvatura 1nm - Caracterización del rango atómico de 10 nm - Análisis de estructuras superficiales - Resolución lateral y vertical 0,1 nm Fundamentos - Corriente de túnel entre el espacio entre la punta y la superficie (d= 0,5-1 nm) - La corriente de túnel (It) resulta de los electrones que penetran la barrera de energía mayor que la energía del electrón.

- Aplicación de un potencial de polarización (Vb) - Solo para muestras conductoras y una resolución de 0,1 nm Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6554767 - Características de la sonda - W o aleaciones de Pt-Ir - Tamaño afilado y definen la resolución lateral - La resolución atómica es necesaria una punta atómica - Trabajo en vacío, Pambiente o líquidos - Modos operacionales - Corriente constante - Altura constante - Registro de It en función de Vb o la distancia (d) - Fuerza entre la punta y la superficie de la muestra - Fuerzas de corto alcance (0,5- 1 nN) - Fuerzas de van der Waals, fuerzas entre dipolos - Fuerzas electrostáticas, carga eléctrica de la punta y la superficie - Fuerzas capilares, condensación de vapor de agua entre la punta y la superficie.

- Fuerzas de contacto: deformación del sólido. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6554767 - Cantiléver: El sensor de fuerza utilizado. Una lamina metálica que se flecta y su superficie es especular, refleja un haz láser y unos fotodiodos detectan esa luz.

Modos operacionales: - Modo estático: La punta se mantiene en una posición fija, y va variando la flexión en función de la morfología superficial (modo contacto) - Modo dinámico: La punta oscila a una cierta frecuencia durante el barrido y a una amplitud constante. Puede ser modo contacto o no contacto. Modo no contacto dinámico: Las mediciones se dan por los desfases que se producen en la frecuencia de resonancia de la punta al interaccionar con la superficie. No puede operar en liquidos Modo contacto dinámico: Evita el daño de la muestra que produce el daño estático, al tocar con la superficie la onda pierde energía (varia la amplitud). Sirve para polímeros y materiales biológicos.

Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6554767 - Microscopio de fuerza lateral. - Es una variante del modo estático - Puede medir, la fricción, eventos geométricos y heterogeneidades químicas - En función de la fuerza se pueden determinar los materiales que componen la superficie (rigidez del material), si es más rígido disminuye la frecuencia Artefactos.

Originados por la sonda: Una forma de la sonda no ideal, dilatación de la sonda, contaminantes o suciedad y daño de la sonda - Si esta desafilada se ve borrosa o distorsión en el tamaño. - Por contaminación se observa también borrosa Originados por el barrido: - Contracción o dilatación del piezoeléctrico en función de la polaridad del campo aplicado - Modificaciones en temperatura o humedad - Se observan fenómenos de creep o histéresis. Originados por el ruido: - Acústico o mecánico, producen vibraciones. Originados por otros: - Adhesión a la muestra o contaminación: producen interferencias en la incidencia del haz láser.

Aplicaciones - Detalles en 3D en la escala de nm - Puede ser usado en líquido, vacío o ambiente - Topografía superficial - Rango vertical 10micras - Resolución vertical menos de 1nm - Rango lateral 10 micras - Resolución lateral 1nm - Capaz de medir distancias pico-valle Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6554767 Tema 7. Fundamentos de las técnicas espectroscópicas. Son métodos analíticos que revelan la composición química, la variación composicional, la estructura cristalina y las propiedades fotoeléctricas de los materiales.

Se estudia la interacción de una radiación externa con el material. Se puede dar una alteración de la radiación incidente o del estado energético del material. Se pueden clasificar las técnicas espectroscópicas en función del tipo de radiación incidente y de la respuesta analizada. Tanto la radiación incidente como la respuesta puede ser: - Fotones. - Electrones. - Iones. - Neutrones. - Campos. Si radiación y respuesta son fotones, espectroscopía infrarroja y RAMAN. Si se inciden fotones pero salen electrones, espectroscopía de fotoelectrón de rayos X (XPS) y fluorescencia de rayos X. Si se inciden electrones y la respuesta es con fotones, microanálisis de rayos X (EDS/EDX).

Si tanto incidencia como respuesta son campos, es resonancia magnética nuclear (RMN). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11234239 Tema 8. Espectroscopía vibracional Introducción En espectroscopía vibracional se estudian los movimientos vibracionales de las moléculas, detectándose el movimiento molecular mediante absorción de la radiación infrarroja (FTIR) o por la dispersión inelástica de luz por una molécula (RAMAN).

Se puede aplicar en gases, líquidos y sólidos, materiales orgánicos e inorgánicos, aunque no es apto para materiales metálicos. De esta forma permite identificar la composición de la muestra. En FTIR lo que se hace es incidir con luz en el espectro del infrarrojo, que como tiene energía más baja que la luz visible, no es capaz de excitar los estados atómicos, pero sí los de una molécula, que necesitan menos energía. Fundamentos Vibraciones moleculares Las moléculas en los sólidos siempre se encuentran en vibración en sus posiciones de equilibrio excepto en el cero absoluto. Los enlaces químicos se comportan como resortes flexibles que conectan a dos bolas, por lo que pueden vibrar.

En término general, estos movimientos se recogen como estiramiento, flexión, torsión y otros. A nivel molecular, las energías de estos movimientos se pueden cuantificar porque cada movimiento tiene un nivel de energía particular. La diferencia de energía entre estos niveles es más pequeña que la diferencia de energía electrónica (entre orbitales atómicos). Por lo que hace falta menos energía para provocar transiciones entre los niveles energéticos vibracionales. Las transiciones se pueden dar, si hay energía suficiente, entre diferentes niveles electrónicos. Pero dentro de esos niveles electrónicos hay subniveles de energía para las transiciones vibracionales.

Estas, al igual que las electrónicas, no se pueden dar todas, sino que solo se dan aquellas que cumplan las reglas de selección. En este caso solo se dan aquellas en las que el número cuántico solo cambia en una unidad (positiva o negativa). Modos normales de vibración El estado vibracional de una molécula es el conjunto de todos los modos de vibración de todos los enlaces de una molécula. El modo de vibración global es entonces el conjunto de todos los modos normales de vibración de los enlaces.

Para estos modos hay que tener en cuenta que los núcleos en una molécula vibran con la misma frecuencia y fase, pero que el movimiento nuclear no provoca la translación, ni la rotación de las moléculas. Aunque sí que provoca modificaciones en la distancia y ángulo de enlace. En este caso, si la molécula es diatómica y lineal, solo presenta stretching, mientras que si es poliatómica depende de si es lineal o no. Si es lineal, presentan 3N-5 modos de vibración (siendo N el número de átomos); y si no lo es, tiene 3N-6. De forma general se diferencian dos grandes grupos de modos de vibración: tensión y flexión. Reservados todos los derechos.

No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11234149 La tensión produce cambios en la distancia interatómica a lo largo del eje de enlace entre dos átomos. Mientras que la flexión produce un cambio en el ángulo de enlace. Dentro de tensión se puede encontrar: - Tensión simétrica. - Tensión asimétrica. Y dentro de la flexión se diferencian: - Flexión simétrica en el plano. Tijereteo, scissoring o bending. - Flexión asimétrica en el plano. Balanceo o rocking. - Flexión simétrica fuera del plano. Aleteo o wagging. - Flexión asimétrica fuera del plano. Torsión o twisting.

Espectroscopía infrarroja FTIR: Espectroscopía infrarroja mediante transformada de Fourier. En este caso, los niveles energéticos vibracionales de los enlaces se estimulan con fotones de longitud de onda entre 2.5 y 25 micras. Cuando la radiación IR bombardea una muestra, esta absorbe la radiación y genera transiciones energéticas asociadas a los modos de vibración. La radiación absorbida está relacionada con la naturaleza de los enlaces. De esta forma, el FTIR permite identificar la composición de la muestra. Es un método cualitativo y cuantitativo porque también se puede saber cuánto hay de cada compuesto. Ejemplo: espectro del agua.

Modos activos en infrarrojo En este caso el problema es que no todos los modos de vibración son sensibles o activos en FTIR. Solo aquellos que generan un cambio en el momento dipolar de la molécula son visibles. Así, si el stretching es simétrico, el momento dipolar se mantiene igual porque ambos lados se mueven de forma simétrica, y no se ve en FTIR porque el momento dipolar neto se anula. Así, no tienen modos activos las moléculas diatómicas homonucleares, mientras que aquellas heteronucleares, sí que tienen modos activos. Esto se debe a que el enlace no está repartido de igual forma a ambos lados, por lo que sí se generan cambios en el momento dipolar.

Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11234149 Interferómetro de Michelson Si se irradia la muestra y luego se pone un detector, se puede hacer que es más lento, y de hecho fueron los inicios del FTIR. Hoy en día se usa un interferómetro de Michelson. Con este se incide con una luz sobre una rendija que separa el haz en dos, uno que lo refleja a un espejo fijo y otro que lo transmite a un espejo móvil.

La luz que se transmite al fijo, se refleja y vuelve de donde ha venido. El haz que llega al móvil, se refleja y vuelve con frecuencia distinta. En ese punto se recombinan y se tiene una onda con dos longitudes de onda distintas. Eso llega a la muestra, se absorbe y llega al detector. De esta forma, llega con dos longitudes de onda y no hay que hacer un barrido. Además, de esta forma, llega con más intensidad y se nota más en el espectro. Las dos señales, la reflejada y la transmitida, darán lugar a interferencias constructivas dependiendo de la posición del espejo móvil, generando un interferograma. A partir de eso, y aplicando la transformada de Fourier, se obtiene el espectro IR.

Este espectro IR está formado por una contribución del fondo y de la muestra. La contribución de fondo viene por la presencia de gases ambiente como agua o dióxido de carbono, que dan señales de IR. Para eliminar el problema de la contribución de fondo lo que se hace es, hacer un blanco del fondo sin nada más, y después la muestra. De esta forma, al espectro de la muestra se le puede eliminar la contribución del fondo. Los espectros se pueden hacer atendiendo a dos cuestiones: transmitancia o absorbancia. La transmitancia se presenta en el eje Y, y el número de onda en el eje X. Esta es el cociente de la intensidad de la muestra entre la intensidad del blanco o fondo.

Se presenta en porcentaje y sí es válido para cuantificar. En cambio la absorbancia es el logaritmo de la transmitancia y no es válido para cuantificar. ( ) = Donde Im es la intensidad de la muestra e Ib la intensidad del blanco. ( ) = Espectroscopía RAMAN Se utiliza para identificar los enlaces químicos en moléculas o sólidos. Permite determinar el tamaño y la conductividad en escala nanométrica y es una técnica no destructiva. El espectro RAMAN se origina con un mecanismo completamente diferente al espectro IR, ahora se estudia la luz dispersada en lugar de la absorbida o la emitida.

Una molécula puede absorber un fotón si la energía de éste coincide con una diferencia entre niveles cuánticos. Pero la colisión entre fotón y molécula también puede dispersar el fotón, independientemente de la energía de este. La mayoría de los fotones dispersados no sufren ningún cambio en su frecuencia y energía, presentan una dispersión elástica conocida como dispersión de Rayleigh. Pero una pequeña fracción intercambia energía con la molécula durante la colisión, dándose una dispersión inelástica, que es el efecto Raman. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago Reservados todos los derechos.

No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11234149 Estas son bandas muy débiles, ya que solo un 0.01% se dispersa y de esta, solo un 1% da radiación Raman, por lo que se usa como información complementaria al IR. La energía de una parte de los fotones dispersados disminuye en energía por la transferencia a la muestra en forma vibracional, dando líneas de Stokes. Pero si los niveles vibracionales excitados están suficientemente poblados, es posible observar también la dispersión de fotones cuya energía ha aumentado, dando líneas antiStokes.

Lo que se hace es, como se conoce la energía que se incide porque se conoce el láser que se está usando, se coloca un filtro para eliminar esa energía y se analizan las que están por encima y por debajo (Stoke y antiStoke) Igual que en FTIR, aquí hay que seguir las reglas de selección, y para que la vibración sea activa en Raman debe provocar un cambio en la polarizabilidad, que es el momento dipolar por unidad de volumen, de la molécula. De esta forma, aquellas que sean sensibles a FTIR no tienen porqué serlas a Raman y viceversa.

Una diferencia que tener en cuenta con FTIR es que, en FTIR como lo que se estudia es la transmitancia, se necesita que la muestra sea fina por lo que se suele mezclar con un fluido que sea transparente. Aquí en cambio se mide directamente. Esta espectroscopía se usa mucho también para microscopía Raman, en un microscopio en el que se incide con láser. Como en confocal se usa láser, normalmente suele tener también un detector para Raman y se aprovecha esa energía. Resumen FTIR. Se mide la absorción de luz infrarroja por una muestra en función de la frecuencia. RAMAN. Mide la radiación dispersada por un láser que incide sobre la muestra.

FTIR: - El fenómeno de absorción es más intenso por lo que se requieren muestras menores. - El equipamento es más sencillo y de uso más flexible. - No presenta interferencias con otros fenómenos físicos como la fluorescencia. - La preparación de la muestra es compleja. - La técnica es relativamente barata. RAMAN: - Se mide en el visible o UV, donde los detectores son mucho más sensibles. - El agua produce una dispersión Raman muy débil por lo que se puede usar como disolvente. - El Raman resonante permite sondear grupos asociados a cromóforos con una sensibilidad de varios órdenes de magnitud mayor. - Es una técnica cara. Reservados todos los derechos.

No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-11234149 Espectroscopias electrónicas 3.

Espectroscopía de fotoelectrones de RX (XPS) - También denominada espectroscopia electrónica para análisis químico (ESCA) - Para analizar superficies - Información cualitativa y cuantitativa - Sensible a la contaminación superficial (limpiar superficie por bombardeo de iones) - Necesidad de UA-vacío (10^-9 torr) - No se pueden detectar H y He - Se basa en el efecto fotoeléctrico y nos proporciona información composicional y química - Aplicaciones: identificar la composición superficial (nm) - Auger: niveles energéticos (KLM) - Fotoelectrones: niveles electrónicos (1s) La fuente de RX normalmente es de Mg o Al (Ka) con energías de 1253,6 eV y 1486,6 eV respectivamente.

E(Mg)<E(Al) La Navidad más cañera te espera en PortAventura World - Ven sólo por 17€ Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6742266 - Los picos satélites se solucionan con una lente monocromática Es capaz de determinar el estado de oxidación del elemento. Factores que influyen en la intensidad del pico: - Instrumentales: flujo de fotones, ángulo de incidencia, ángulo de emisión y la superficie de la muestra.

- Recorrido libre medio de los electrones generados por la muestra - Sección eficaz del nivel de energía - Número de átomos en la superficie de la muestra Instrumentación La Navidad más cañera te espera en PortAventura World - Ven sólo por 17€ Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6742266 4. Espectroscopia de electrones Auger - Desexitación no-radiactiva de un átomo que ha sido ionizado en un nivel interno.

- Ionización mediante haz de electrones con energía comprendida entra 2-10 KeV La energía del electrón Auger es independiente de la naturaleza y energía de la radiación incidente. La emisión de electrones Auger es más probable en elementos ligeros Z<30 y la emisión de RX fluorescentes Z>30 - Aplicaciones: Identificación de elementos y estados químicos, la combinación del mapeado Auger y un sputtering controlado de la superficie permiten una reconstrucción morfológica y química de la superficie en…