El microscopio electrónico de barrido (SE, utiliza electrones en lugar de luz para formar una imagen.
Para lograrlo, el equipo cuenta con un dispositivo (filamento) que genera un haz de electrones para iluminar la muestra y con diferentes detectores se recogen después los electrones generados de la interacción con la superficie de la misma para crear una imagen que refleja las características superficiales de la misma, pudiendo proporcionar información de las formas, texturas y composición química de sus constituyentes.

Al incidir el haz de electrones sobre la muestra, interactúa con ella y se producen diversos efectos que serán captados y visualizados en función del equipo que utilicemos.

Electrones secundarios: se producen cuando un electrón del haz pasa muy cerca del núcleo de un átomo de la muestra, proporcionando la suficiente energía a uno o varios de los electrones interiores para saltar fuera de la muestra. Estos electrones son de muy baja energía (por debajo de 5eV), por lo que deben encontarse muy cerca de la superficie para poder escapar. Precisamente por eso proporcionan una valiosa información topográfica de la muestra, y son los utilizados principalmente en microscopía de barrido.

Electrones retrodispersados: se producen cuando un electrón del haz choca frontalmente con el núcleo de un átomo de la muestra, siendo repelido en sentido contrario fuera de la muestra. La intensidad de dicho efecto varía proporcionalmente con el número atómico de la muestra. Por esta razón se utilizan para obtener un mapa con información sobre la composición superficial de la muestra, también utilizado en microscopía de barrido. Electrones Auger: cuando un electrón secundario es expulsado del átomo, otro electrón más externo puede saltar hacia el interior para llenar este hueco. El exceso de energía provocado por este desplazamiento puede ser corregido emitiendo un nuevo electrón de la capa más externa. Estos son los llamados electrones Auger, y son utilizados para obtener información sobre la composición de pequeñísimas partes de la superficie de la muestra.

Rayos X: en el proceso descrito anteriormente, el exceso de energía también puede ser balanceada mediante la emisión de rayos X; éstos son característicos de cada elemento de la muestra, por lo que se utilizan para obtener información sobre la composición de la muestra. A diferencia de los electrones auger de baja energía, los rayos X proporcionan información analítica de un volumen considerable de la muestra.

Por otro lado el Microscopio de Doble Haz (Dual Beam) integra las prestaciones de un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM) con un microscopio de iones de galio focalizados (FIB).
Un FIB tiene un grado de analogía muy alto con un SEM, sin embargo, en lugar de electrones utiliza un haz de iones de Ga+. Los iones de Ga+ son 130.000 veces más pesados que los electrones, por ello la interacción con el espécimen es significativamente más fuerte mientras que su nivel de penetración es menor. Así, los iones producen la rotura de los enlaces químicos y la ionización de los átomos del sustrato. Dado que el haz de iones se puede enfocar y controlar, este efecto se puede utilizar para modificar la estructura del espécimen a una escala nanométrica.

La ventaja de combinar ambas columnas, electrónica e iónica, en una misma plataforma estriba en que podemos obtener imágenes SEM de alta resolución al mismo tiempo que realizamos modificaciones en la muestra con el haz de iones. Ambas columnas se sitúan a 52º una respecto de la otra. La columna de iones es capaz trabajar a baja tensión (5 kV e inferior), lo que minimiza el daño provocado por los iones durante la preparación de lamelas. Se dispone también de cinco inyectores de gas, permitiendo así el crecimiento de nano-estructuras con alta resolución.

Las aplicaciones típicas de este tipo de equipos son: realización de secciones transversales, preparación de muestras ultrafinas para TEM (lamelas), reconstrucción tridimensional del volumen de un espécimen y litografía electrónica e iónica.

Análisis y estudio de muestras biológicas, orgánicas e inorgánicas mediante Microscopia Electrónica de Barrido de Emisión de Campo (FESEM) de alta resolución:

• Imágenes topográficas de alta resolución por SE (Electrones Secundarios).
• Imágenes de composición o distribución química por Electrones Retrodispersados (BSE)
• Imágenes STEM (barrido-transmisión).
• Perfiles analíticos y mapas de distribución de elementos por EDX (Energía Dispersiva de Rayos X).
• Mapas de orientaciones cristalinas y texturales por EBSD (Difracción de Electrones Retrodispersados).

Servicios disponibles mediante la combinación de columnas electrónicas e iónicas (FESEM-FIB):

• Realización de secciones transversales para estudio y diagnóstico de muestras en profundidad.
• Preparación de muestras ultrafinas o lamelas para TEM (Microscopio Electrónico de Transmisión).
• Reconstrucción tridimensional del volumen de un espécimen.
• Litografía electrónica e iónica a escala nanométrica.

Realización de medidas eléctricas y medidas de indentación a escala nanométrica in situ en la cámara del microscopio.

Principales aplicaciones

Las aplicaciones del Microscopio electrónico de barrido son muy variadas, y van desde la industria petroquímica o la metalurgia hasta la medicina forense. Sus análisis proporcionan datos como textura, tamaño y forma de la muestra.
Entre las áreas de aplicación de esta técnica, se pueden mencionar:

Geología

Investigaciones geomineras, cristalográficas, mineralógicas y petrológicas. Estudio morfológico y estructural de las muestras.

Estudio de materiales

Caracterización microestructural de materiales. Identificación, análisis de fases cristalinas y transiciones de fases en diversos materiales tales como metales, cerámicos, materiales compuestos, semiconductores, polímeros y minerales. Composición de superficies y tamaño de grano. Valoración del deterioro de materiales, determinación del grado de cristalinidad y presencia de defectos. Identificación del tipo de degradación: fatiga, corrosión, fragilización, etc.

Metalurgia

Control de calidad y estudio de fatiga de materiales, características texturales. Análisis de fractura (fractomecánica) en materiales.

Odontología

En este campo son muchas las aplicaciones de las caracterizaciones morfológicas que se pueden realizar con el microscopio electrónico de barrido.
Una aplicación específica de este microscopio se obtiene al estudiar la direccionalidad de las varillas del esmalte dental. Además se pueden analizar a través del SEM las alteraciones que producen los ácidos producidos por la entrada de microorganismos y restos alimenticios en las superficies vestibulares de los dientes anteriores, ya que sobre ellos se produce la retención de los materiales odontológicos en fracturas, fisuras, ferulizaciones, entre otras.

Paleontología y Arqueología

Caracterización de aspectos morfológicos.

Control de Calidad

En este campo, el microscopio electrónico de barrido es de gran utilidad para el seguimiento morfológico de procesos y su aplicación en el control de calidad de productos de uso y consumo. Algunas industrias que lo utilizan son:

Fibras

En fibras textiles el Microscopio Electrónico de Barrido se utiliza para examinar:

• Detalles superficiales de fibras.
• Modificaciones en las formas de las fibras o en detalles superficiales.
• Dañado de fibras.
• Construcción de hilos y tejidos.
• Fractografía de fibras rotas por diferentes causas.
• Urdimbre.
• Dimensiones de características de fibras desde diferentes ángulos.

Peritajes

Estudios de muestras de cualquiera de las áreas antes mencionadas.
Medicina Forense
Análisis morfológico de pruebas.
Botánica, Biomedicina y Medicina
Estudio morfológico.
Estudio químico y estructural de obras de arte, alteración de monumentos, control de calidad, identificación de pigmentos (restauración, autentificación)
Peritaciones Caligráficas
Estudio de trazos.
Electrónica
Control y calidad de partes electrónicas.