{"id":1669,"date":"2019-05-22T02:47:38","date_gmt":"2019-05-22T02:47:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-the-science-of-high-resolution-electron-micro-graphs\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:07","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:07","slug":"the-science-of-high-resolution-electron-micro-graphs","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/the-science-of-high-resolution-electron-micro-graphs\/","title":{"rendered":"La ciencia de los microgr\u00e1ficos electr\u00f3nicos de alta resoluci\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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La microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n de alta resoluci\u00f3n (HRTEM o HREM) es el contraste de fase (el contraste de las im\u00e1genes de microscop\u00eda electr\u00f3nica de alta resoluci\u00f3n se forma por la diferencia de fase entre la onda proyectada sintetizada y la onda difractada, se llama contraste de fase). Microscop\u00eda, que da una disposici\u00f3n at\u00f3mica de la mayor\u00eda de los materiales cristalinos.<\/div>\n
La microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n de alta resoluci\u00f3n comenz\u00f3 en la d\u00e9cada de 1950. En 1956, JWMenter observ\u00f3 directamente tiras paralelas de ftalocianina de cobre de 12 \u00c5 con una resoluci\u00f3n de 8 \u00c5 en un microscopio electr\u00f3nico de transmisi\u00f3n, abriendo as\u00ed la puerta a la cirug\u00eda. A principios de la d\u00e9cada de 1970, en 1971, Iijima Chengman utiliz\u00f3 un TEM con una resoluci\u00f3n de 3,5 \u00c5 para capturar la imagen de contraste de fase de Ti\u2082Nb\u20810O\u2082\u2083 y observ\u00f3 directamente la proyecci\u00f3n del grupo at\u00f3mico a lo largo del haz de electrones incidente. Al mismo tiempo, la investigaci\u00f3n sobre la teor\u00eda de im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n y la tecnolog\u00eda de an\u00e1lisis tambi\u00e9n ha logrado avances importantes. En las d\u00e9cadas de 1970 y 1980, la tecnolog\u00eda del microscopio electr\u00f3nico se mejor\u00f3 continuamente y la resoluci\u00f3n mejor\u00f3 considerablemente. En general, el TEM de gran tama\u00f1o ha podido garantizar una resoluci\u00f3n de cristal de 1,44 \u00c5 y una resoluci\u00f3n de punto de 2 a 3 \u00c5. El HRTEM no solo permite observar la imagen de la franja reticular que refleja el espaciamiento interplanar, sino tambi\u00e9n la imagen estructural de la disposici\u00f3n de \u00e1tomos o grupos en la estructura cristalina de la reacci\u00f3n. Recientemente, el equipo del profesor David A. Muller, de la Universidad de Cornell (Estados Unidos), utiliz\u00f3 tecnolog\u00eda de im\u00e1genes laminadas y un detector de matriz de p\u00edxeles de microscopio electr\u00f3nico desarrollado independientemente para lograr una resoluci\u00f3n espacial de 0,39 \u00c5 en condiciones de im\u00e1genes de haz de electrones de baja energ\u00eda.<\/div>\n
Actualmente, los microscopios electr\u00f3nicos de transmisi\u00f3n son generalmente capaces de realizar HRTEM. Estos microscopios electr\u00f3nicos de transmisi\u00f3n se clasifican en dos tipos: de alta resoluci\u00f3n y anal\u00edticos. El TEM de alta resoluci\u00f3n est\u00e1 equipado con una pieza polar de objetivo de alta resoluci\u00f3n y una combinaci\u00f3n de diafragma, lo que hace que el \u00e1ngulo de inclinaci\u00f3n de la mesa de muestra sea peque\u00f1o, lo que resulta en un coeficiente de aberraci\u00f3n esf\u00e9rica objetivo m\u00e1s peque\u00f1o; mientras que el TEM anal\u00edtico requiere una cantidad mayor para varios an\u00e1lisis. El \u00e1ngulo de inclinaci\u00f3n de la etapa de muestra, por lo que la zapata de la lente del objetivo se usa de manera diferente que el tipo de alta resoluci\u00f3n, lo que afecta la resoluci\u00f3n. En general, un TEM de alta resoluci\u00f3n de 200 kev tiene una resoluci\u00f3n de 1.9 \u00c5, mientras que un TEM anal\u00edtico de 200 kev tiene un 2.3 \u00c5. Pero esto no afecta a la imagen anal\u00edtica de alta resoluci\u00f3n de disparo TEM.<\/div>\n

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Como se muestra en la Fig. 1, el diagrama de trayectoria \u00f3ptica del proceso de obtenci\u00f3n de im\u00e1genes por microscop\u00eda electr\u00f3nica de alta resoluci\u00f3n, cuando un haz de electrones con una determinada longitud de onda (\u03bb) incide sobre un cristal con un espacio entre planos cristalinos d, se cumple la condici\u00f3n de Bragg (2dsen \u03b8 = \u03bb) se cumple, se genera una onda difractada en un \u00e1ngulo (2\u03b8). Esta onda difractada converge en el plano focal posterior de la lente del objetivo para formar un punto de difracci\u00f3n (en un microscopio electr\u00f3nico, un punto de difracci\u00f3n regular formado en el plano focal posterior se proyecta sobre la pantalla de f\u00f3sforo, que es el llamado patr\u00f3n de difracci\u00f3n de electrones). ). Cuando la onda difractada en el plano focal posterior contin\u00faa avanzando, la onda difractada se sintetiza, se forma una imagen ampliada (imagen de microscopio electr\u00f3nico) en el plano de la imagen y se pueden insertar dos o m\u00e1s topes de lente de objetivo grandes en el plano focal posterior. avi\u00f3n. Las im\u00e1genes de interferencia de ondas, llamadas microscop\u00eda electr\u00f3nica de alta resoluci\u00f3n, se denominan im\u00e1genes de microscopio electr\u00f3nico de alta resoluci\u00f3n (imagen microsc\u00f3pica de alta resoluci\u00f3n).<\/div>\n
Como se mencion\u00f3 anteriormente, la imagen microsc\u00f3pica electr\u00f3nica de alta resoluci\u00f3n es una imagen microsc\u00f3pica de contraste de fase formada al pasar el haz transmitido del plano focal de la lente objetivo y los varios haces difractados a trav\u00e9s de la pupila objetivo, debido a su coherencia de fase. Debido a la diferencia en el n\u00famero de haces difractados que participan en las im\u00e1genes, se obtienen im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n de diferentes nombres. Debido a las diferentes condiciones de difracci\u00f3n y el grosor de la muestra, las micrograf\u00edas electr\u00f3nicas de alta resoluci\u00f3n con informaci\u00f3n estructural diferente se pueden dividir en cinco categor\u00edas: franjas de celos\u00eda, im\u00e1genes estructurales unidimensionales, im\u00e1genes de celos\u00eda bidimensionales (im\u00e1genes de una sola celda), bidimensionales imagen de estructura (imagen de escala at\u00f3mica: imagen de estructura de cristal), imagen especial.<\/div>\n
Franjas de celos\u00eda: si la lente del objetivo selecciona un haz de transmisi\u00f3n en el plano focal posterior y un haz de difracci\u00f3n interfiere entre s\u00ed, se obtiene un patr\u00f3n de franja unidimensional con un cambio peri\u00f3dico en la intensidad (como se muestra en el tri\u00e1ngulo negro en Fig. 2 (f)) Esta es la diferencia entre una franja reticular y una imagen reticular y una imagen estructural, que no requiere que el haz de electrones sea exactamente paralelo al plano reticular. En realidad, en la observaci\u00f3n de cristalitos, precipitados y similares, las franjas reticulares a menudo se obtienen por interferencia entre una onda de proyecci\u00f3n y una onda de difracci\u00f3n. Si se fotograf\u00eda un patr\u00f3n de difracci\u00f3n de electrones de una sustancia como los cristalitos, aparecer\u00e1 un anillo de adoraci\u00f3n como se muestra en (a) de la Fig.2.<\/div>\n

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Imagen de estructura unidimensional: si la muestra tiene una cierta inclinaci\u00f3n, de modo que el haz de electrones incide en paralelo a un cierto plano cristalino del cristal, puede satisfacer el patr\u00f3n de difracci\u00f3n unidimensional que se muestra en la figura 2 (b) ( distribuci\u00f3n sim\u00e9trica con respecto al punto de transmisi\u00f3n (patr\u00f3n de difracci\u00f3n). En este patr\u00f3n de difracci\u00f3n, la imagen de alta resoluci\u00f3n tomada bajo las condiciones \u00f3ptimas de enfoque es diferente de la franja reticular, y la imagen de estructura unidimensional contiene la informaci\u00f3n de la estructura cristalina, es decir, la imagen de estructura unidimensional obtenida, como se muestra en la Fig. 3 (se muestra una imagen estructural unidimensional de alta resoluci\u00f3n del \u00f3xido superconductor basado en Bi.<\/div>\n
Imagen de red bidimensional: si el haz de electrones incide paralelo a un determinado eje del cristal, se puede obtener un patr\u00f3n de difracci\u00f3n bidimensional (distribuci\u00f3n sim\u00e9trica bidimensional con respecto al punto de transmisi\u00f3n central, como se muestra en la Fig. 2 (c) ). Para tal patr\u00f3n de difracci\u00f3n de electrones. En las proximidades del punto de transmisi\u00f3n aparece una onda de difracci\u00f3n que refleja la celda unitaria del cristal. En la imagen bidimensional generada por la interferencia entre la onda difractada y la onda transmitida, se puede observar una imagen reticular bidimensional que muestra la celda unitaria, y esta imagen contiene informaci\u00f3n a escala de celda unitaria. Sin embargo, la informaci\u00f3n que no contiene una escala at\u00f3mica (en disposici\u00f3n at\u00f3mica), es decir, una imagen de red bidimensional es una imagen de red bidimensional de silicio monocristalino como se muestra en la Fig. 3 (d).<\/div>\n
Imagen de estructura bidimensional: se obtiene un patr\u00f3n de difracci\u00f3n como se muestra en la Fig. 2 (d). Cuando se observa una imagen de microscopio electr\u00f3nico de alta resoluci\u00f3n con tal patr\u00f3n de difracci\u00f3n, cuantas m\u00e1s ondas de difracci\u00f3n est\u00e9n involucradas en la imagen, mayor ser\u00e1 la informaci\u00f3n contenida en la imagen de alta resoluci\u00f3n. En la Fig. 3 (e) se muestra una imagen de estructura bidimensional de alta resoluci\u00f3n del \u00f3xido superconductor Tl2Ba2CuO6. Sin embargo, es poco probable que la difracci\u00f3n del lado de mayor longitud de onda con mayor l\u00edmite de resoluci\u00f3n del microscopio electr\u00f3nico participe en la obtenci\u00f3n de im\u00e1genes de la informaci\u00f3n estructural correcta y se convierta en un fondo. Por tanto, dentro del rango permitido por la resoluci\u00f3n. Al obtener im\u00e1genes con tantas ondas difractadas como sea posible, es posible obtener una imagen que contenga la informaci\u00f3n correcta sobre la disposici\u00f3n de los \u00e1tomos dentro de la celda unitaria. La imagen de la estructura s\u00f3lo se puede observar en una regi\u00f3n delgada excitada por la relaci\u00f3n proporcional entre la onda que participa en la imagen y el espesor de la muestra.<\/div>\n

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Imagen especial: en el patr\u00f3n de difracci\u00f3n del plano focal posterior, la inserci\u00f3n de la apertura solo selecciona la imagen de onda espec\u00edfica para poder observar la imagen del contraste de la informaci\u00f3n estructural espec\u00edfica. Un ejemplo t\u00edpico de esto es una estructura ordenada como. El patr\u00f3n de difracci\u00f3n de electrones correspondiente se muestra en la Fig. 2 (e) como el patr\u00f3n de difracci\u00f3n de electrones de la aleaci\u00f3n ordenada Au, Cd. La estructura ordenada se basa en una estructura c\u00fabica centrada en la cara en la que los \u00e1tomos de Cd est\u00e1n dispuestos en orden. La figura 2 (e) los patrones de difracci\u00f3n de electrones son d\u00e9biles, excepto por las reflexiones b\u00e1sicas de los \u00edndices (020) y (008). Reflexi\u00f3n en red ordenada, utilizando la lente del objetivo para extraer la reflexi\u00f3n en red b\u00e1sica, utilizando ondas de transmisi\u00f3n e im\u00e1genes de reflexi\u00f3n en red ordenada, solo \u00e1tomos de Cd con puntos brillantes o puntos oscuros, como alta resoluci\u00f3n, como se muestra en la figura 4.<\/div>\n

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Como se muestra en la Fig. 4, la imagen de alta resoluci\u00f3n que se muestra var\u00eda con el grosor de la muestra cerca del subenfoque \u00f3ptimo de alta resoluci\u00f3n. Por lo tanto, cuando obtenemos una imagen de alta resoluci\u00f3n, no podemos simplemente decir cu\u00e1l es la imagen de alta resoluci\u00f3n. Primero debemos hacer una simulaci\u00f3n por computadora para calcular la estructura del material bajo diferentes espesores. Una imagen de alta resoluci\u00f3n de la sustancia. Se compara una serie de im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n calculadas por la computadora con las im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n obtenidas por el experimento para determinar las im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n obtenidas por el experimento. La imagen de simulaci\u00f3n por computadora que se muestra en la figura 5 se compara con la imagen de alta resoluci\u00f3n obtenida por el experimento.<\/div>\n

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La microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n de alta resoluci\u00f3n (HRTEM o HREM) es el contraste de fases (el contraste de las im\u00e1genes de microscop\u00eda electr\u00f3nica de alta resoluci\u00f3n se forma por la diferencia de fase entre la onda proyectada sintetizada y la onda difractada. Se denomina contraste de fases). Esta microscop\u00eda proporciona una disposici\u00f3n at\u00f3mica de la mayor\u00eda de los materiales cristalinos. La microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n de alta resoluci\u00f3n comenz\u00f3 en\u2026<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-1669","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1669","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1669"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1669\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1669"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1669"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1669"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}