Preparación y obervación de ráplicas para microscopía electrónica

Abstract

Una micrografía óptica permite la observación de rasgos topográficos de superficies de muestras masivas hasta una resolución máxima de unos 0.5 μ, valor limitado por la longitud de onda de la luz visible. Las experiencias de difracción de electrones de Davisson y Germer (1927) permitieron comprobar el postulado formulado por De Broglie en 1924, según el cual la materia posee naturaleza ondulatoria, siendo la longitud de onda A asociada a toda partícula inversamente proporcional a su energía. De esta manera un haz de electrones acelerados, por ejemplo, por un potencial de 80 kV, es asimilable a una radiación de longitud de onda = 0.0417 valor menor en varios ordenes de magnitud al correspondiente a la luz visible. El conocimiento de la fuerza que ejerce un campo magnético sobre un electrón en movimiento permitió el diseño de las primeras lentes magnéticas (Bush, 1926). Las leyes de la óptica geométrica válidas para la radiación visible resultaron también aplicables a los electrones, y el desarrollo subsecuente de la óptica electrónica condujo a la construcción del primer microscopio electrónico por Knoll y Ruska en 1932. Este instrumento permitió la observación de microestructuras del orden de los 20 Á en muestras suficientemente delgadas (500-3000 A) como para ser observadas por transmisión. En 1934 se obtuvieron las primeras micrografías electrónicas de sustancias cristalinas, utilizándose en todas estas experiencias laminas delgadas de los materiales correspondientes. Recien en 1940, Mahl (l) sugirió la posibilidad de estudiar la topografía y distintos tipos de defectos superficiales mediante la observación en el microscopio electrónico de transmisión de réplicas delgadas de las superficies de muestras masivas, A partir de estas primeras experiencias se desarrollaron innumerables técnicas de replicación hasta llegar a la actual evaporación de carbono. Con el nombre genérico de réplica se denomina a toda película delgada, constituida generalmente por un material amorfo, que contiene los rasgos topográficos de una superficie dada. El contraste de la imagen electrónica (#) correspondiente a una réplica esta por lo tanto directamente relacionado con la topografía de la muestra original. Si la superficie libre de la réplica es más bien plana (Fig.2) la intensidad transmitida sigue directamente las variaciones de espesor de la réplica. Se puede observar claramente que el perfil de intensidades corresponde al perfil de la superficie estudiada. En cambio, si la superficie libre de la réplica sigue los contornos de la superficie replicada (Fig.3) el perfil de intensidades no corresponde exactamente a sus variaciones de topografía, aunque de todos modos la interpretación de las imágenes sigue siendo sencilla. Una aproximación al primer caso son las réplicas obtenidas con ciertas lacas de polímeros (Formvar) o con capas de carbono de espesor mayor que unos 1000 X. Las películas de óxidos metálicos formados anódicamente y las réplicas delgadas de carbono constituyen algunos ejemplos de réplicas de espesor uniforme según la norma local de la superficie estudiada. Tanto en estos casos extremos como en los de una réplica real, el hecho fundamental que permite el estudio de superficies es que la distribución de intensidades de la imagen electrónica de una réplica está directamente relacionada con los rasgos topográficos de la superficie a partir de la cual fue obtenida.