¿Qué es un Microscopios de Rayos X?
Microscopios de rayos X es un microscopio que utiliza rayos X como fuente de luz para observar la estructura de un objeto.
Los microscopios de Rayos X utilizan rayos X de transmisión (absorción) y fluorescencia, que son muy penetrantes y pueden producir imágenes contrastadas utilizando la reacción de atenuación intrínseca de la estructura interna, el grosor y la composición del material a medida que lo atraviesan. Los rayos X pueden utilizarse para obtener imágenes contrastadas.
Si las imágenes se adquieren de forma continua mientras se gira la muestra, pueden construirse en 3D para producir una imagen transversal (la llamada TC). En general, la resolución espacial de los microscopios que utilizan ondas electromagnéticas depende de su longitud de onda: los rayos X tienen una longitud de onda de 100 a 10.000 veces más corta que la luz visible y pueden adquirir imágenes muy detalladas.
Usos de los Microscopios de Rayos X
Los microscopios de rayos X se utilizan principalmente para investigación y desarrollo en el sector industrial y para inspecciones en plantas de fabricación, y suelen emplearse para inspeccionar piezas en busca de defectos y propiedades, ya que los rayos X permiten realizar ensayos sin contacto y no destructivos. También puede utilizarse para evaluar la estructura de rocas y otros materiales con el fin de obtener parámetros para caracterizarlos como nuevas materias primas.
En el sector de la fabricación de semiconductores, se utilizan cada vez más para caracterizar productos con un procesamiento ultrafino. Cuando se observan muestras biológicas con alto contenido en agua, se pueden obtener imágenes de alto contraste utilizando regiones de longitud de onda de rayos X con baja absorción de agua.
Principios de los Microscopios de Rayos X
Los microscopios de rayos X irradian una muestra con rayos X y utilizan las señales de rayos X transmitidas (absorbidas) y fluorescentes del material para obtener imágenes y analizar su composición. Las longitudes de onda de los rayos X utilizados suelen denominarse rayos X blandos (1-10 nm). En particular, la región de 2,3-4,3 nm se denomina “ventana del agua” debido a la absorción extremadamente baja del agua, y se utiliza para la observación de muestras biológicas.
Los microscopios de rayos X son de dos tipos: los que utilizan la transmitancia de rayos X como contraste para adquirir imágenes, y los que detectan los rayos X fluorescentes generados por la irradiación de rayos X. La fluorescencia de rayos X es una señal producida por la emisión de rayos X correspondientes a la diferencia de energía entre las envolturas interna y externa cuando los electrones de la envoltura externa se relajan en huecos creados por la excitación de electrones de la envoltura interna en un material por irradiación de rayos X.
La fluorescencia de rayos X tiene una longitud de onda específica para cada átomo y, por tanto, puede utilizarse para el análisis elemental. También pueden dividirse a grandes rasgos en dos tipos de sistema óptico, dependiendo de si utilizan elementos ópticos o no. Los microscopios de rayos X sin elementos ópticos utilizan el método de aumento por proyección y el método de contacto para la observación.
Como la onda de la imagen de rayos X no se puede ampliar mediante una lente, se amplía y proyecta separando físicamente la muestra de la superficie de formación de imágenes. El método de imagen mediante elementos ópticos se consigue utilizando placas de zona con comentario de luz o utilizando espejos con reflexión total o multicapa.
Microscopios de Rayos X.
1. Fiferencia entre Microscopios de Rayos X y Microscopia Electrónica
Los microscopios de rayos X utilizan rayos X como fuente de luz, mientras que los microscopios electrónicos aplican un haz de electrones a la muestra para ampliar la imagen. Un haz de electrones es una corriente rápida de electrones. Un átomo consta de un núcleo formado por protones y neutrones y electrones que lo orbitan. Cuando los protones, neutrones y electrones se aceleran a velocidades muy altas en un dispositivo llamado acelerador, se convierten en radiación en forma de haces de protones, neutrones y electrones.
A diferencia de los rayos X, los haces de electrones son haces de partículas y, por tanto, tienen un poder de penetración limitado. El poder de penetración de un haz de electrones viene determinado por la tensión de aceleración: cuanto mayor es la tensión de aceleración, más profundamente llegan los electrones, y cuanto menor es la densidad del objeto irradiado, más profundamente penetran.
Microscopía electrónica de transmisión (MET)
Se irradia una muestra de película fina con un haz de electrones, que pasa a través de una lente electrónica y produce una imagen ampliada en una placa fluorescente iluminada por el haz de electrones. La lente electrónica curva el haz de electrones mediante un campo eléctrico o magnético para formar una imagen.
Microscopio electrónico de barrido (SEM)
Un haz de electrones de enfoque estrecho se irradia en el vacío y se barre a través de la superficie de una muestra para detectar electrones secundarios y electrones reflejados emitidos por la muestra. Los electrones secundarios son los emitidos por el haz de electrones irradiados que eliminan otros electrones de la muestra, mientras que los electrones reflejados son los emitidos por los electrones irradiados y reflejados por la superficie de la muestra.
Cuando un microscopio electrónico de barrido está equipado con un detector de rayos X, también puede utilizarse como analizador de rayos X para determinar el tipo y la cantidad de elementos contenidos en la muestra.
2. Microscopios de Rayos X de abaarrido
Tipo de microscopios de rayos X que utiliza rayos X duros como sonda. Los rayos X duros tienen una longitud de onda corta de alrededor de 0,1 nm, lo que en principio permite una alta resolución. Además de la transmisión (absorción), refracción y reflexión, las interacciones con los materiales incluyen fotoelectrones, rayos X fluorescentes, dispersión elástica, dispersión inelástica, absorción magnética y dispersión.
Además, su alta transmisividad permite una observación no destructiva y se utilizan para mediciones atmosféricas. Los microscopios de rayos X de barrido constan de un haz de rayos X focalizado, una platina para escanear la muestra y un detector, y realizan análisis de rayos X (rayos X transmitidos, fluorescentes o dispersos) mientras escanean la muestra para visualizar diversos tipos de información.