MET_Aula3

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Curso: Técnicas Experimentais I
Profa. Hermínia V. S. Pessoni
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE 
TRANSMISSÃO (MET)
Aula 3
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Uma investigação microestrutural detalhada deve incluir diferentes etapas de
caracterização, desde a escala macroscópica, passando pelas escalas mesoscópica e
microscópica, até a escala nanoscópica.
Caracterização dos materiais
MEV x MET
Dependendo da escala e da natureza da informação
desejada (topográfica, morfológica, estrutural e/ou
química), é utilizada a microscopia eletrônica de
Varredura ou Transmissão.
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Caracterização dos materiais
p.62
Sample Preparation Handbook
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STEM –Microscopia Eletrônica Transmissão de Varredura
Microscópio semelhante a um TEM mas com bobinas de
varredura acopladas. Nesse equipamento a área iluminada é
bem menor que a de um TEM convencional e devido ao
processo de varredura é possível obter a imagem e a
microanálise química ao mesmo tempo. Assim como em MEV a
imagem não é instantânea.
EELS – Espectroscopia de perda de energia de elétrons
Um espectrômetro de elétrons é usado para analisar a perda de massa
dos elétrons ao passar pela amostra. Essas pequenas variações de energia
dos elétrons estão relacionadas com os tipos de átomos que compõe o
material e a forma como estão ligados.
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Estrutura de microscópio - MEV x MET
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Elétrons Transmitidos - MET
Elétrons espalhados 
elasticamente
Elétrons espalhados 
inelasticamente
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Elétrons Transmitidos - MET
Imagem formada pela feixe transmitido sem difração
permite observar topografia e morfologia.
Imagem formada pelo feixe difratado é uma figura de difração (quando 
o material é cristalino) e permite analisar estrutura cristalina.
TRANSMITIDOS – COM DIFRAÇÃO
SEM DIFRAÇÃO
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Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)
MEV x MET
Energia de aceleração do feixe 
de elétrons geralmente entre 
10 e 50 keV.
Energia de aceleração do feixe 
de elétrons geralmente entre 
100 e 300 keV.
Elementos gerais de MET
STEM – Microscópio eletrônico de varredura por transmissão
TEM – Microscópio eletrônico de transmissão
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Canhão de Elétrons
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Canhão de Elétrons
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Lentes condensadoras
Demagnificam o feixe emitido pelo canhão
de elétrons e controlam seu diâmetro ao
atingir o corpo de prova.
A posição do foco do feixe é alterado à
depender da corrente que passa na
condensadora.
Isso permite que o operador controle a área
da amostra que é atingida pelo feixe (d) e
também a intensidade da iluminação.
Foco depois que o feixe 
passa pela amostra
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Lentes condensadoras
A primeira lente C1 define a
demagnificação do feixe no cruzamento.
A abertura da condensadora auxilia no
controle do o ângulo de convergência e
no controle do brilho.
A segunda lente (C2, muitas vezes
intensificada) é usada para focar o feixe
que vai passar pela amostra.
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A câmara da amostra
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A câmara da amostra
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Grades para amostras MET
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Grades para amostras MET
Em geral metálicos para conduzir melhor os elétrons.
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Lente objetiva
O papel da lente objetiva é formar a primeira
imagem e padrão de difração que será
ampliado pelas lentes subsequentes e
exibida na tela de visualização.
Se a amostra for cristalina o feixe que passou
pela amostra vai apresentar um padrão de
difração além dos elementos necessários
para formam a imagem.
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Imagem e Padrão de Difração
Padrão de Difração – É formado
inicialmente no plano focal traseiro da
objetiva.
Primeira imagem – É formada abaixo do
plano focal traseiro (plano da imagem).
Lembrando – se o objeto é colocado para além do plano focal da objetiva (F), a
imagem formada é real e invertida e é formada para além do foco traseiro da lente.
DIFRAÇÃOIMAGEM
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Lente intermediária
A lente intermediária é responsável por focar qual o plano
que será projetado (plano focal ou plano da imagem) a
depender se se deseja observar a imagem da amostra ou
o seu padrão de difração.
A depender do foco da lente intermediária o padrão de
difração ou a imagem vão aparecer no plano da “segunda
imagem intermediária” para ser ampliado pelo sistema de
lentes projetivas na tela de visualização.
A mudança na escolha dos sinais que representam o
espaço real (imagem) ou espaço recíproco (padrão de
difração) é facilmente alcançada alterando a força da lente
intermediária.
NÃO É POSSÍVEL OBTER IMAGENS DE ESTRUTURAS E PADRÃO DE DIFRAÇÃO AO MESMO TEMPO!
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Modo imagem e modo difração
Para o modo difração de elétrons de área selecionada
(SAED), a abertura no plano da primeira imagem
intermediária define a região da qual a difração é
obtida.
No modo de imagem, a abertura da objetiva pode ser
inserida no plano focal traseiro para selecionar um ou
mais feixes que contribuem para a imagem final (BF,
DF, HRTEM)
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Modo imagem e modo difração
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Lentes objetivas e intermediárias
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O sistema projetor
O sistema de lentes projetoras tem por
objetivo ampliar a imagem ou padrão de
difração selecionado pela intermediária e
projetá-lo para observação em uma tela
fosforescente ou câmera CCD.
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O sistema projetor - imagens
A primeira imagem produzida pela lente
objetiva geralmente tem uma ampliação
de 50-100 vezes.
600.000 x – 200 kV
80.000 x – 200 kV
Usando três ou quatro lentes projetoras, cada uma
fornecendo uma ampliação de até vinte vezes, uma
ampliação total de até um milhão é facilmente alcançada
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O sistema projetor - difração
SAED
Na técnica de difração de área
seletiva (SAED) um feixe de elétrons
paralelo ilumina uma região
normalmente circular da amostra e
forma um padrão de difração de
ponto no plano focal traseiro da lente
objetiva.
Na técnica de difração de feixe
convergente (CBED) também
conhecida como microdifração, a
iluminação de um feixe de elétrons
em forma de cone em uma amostra
forma um padrão de difração de disco
no plano focal posterior da lente
objetiva.
CBED
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Filtro de Energia
Na formação de imagens os elétrons
espalhados inelasticamente prejudicam o
contraste.
Alguns microscópios especializados têm
um filtro de energia abaixo da amostra,
que pode ser ajustado para permitir a
passagem apenas de elétrons espalhados
elasticamente ou elétrons que sofreram
uma perda de energia específica.
Charge-Coupled Device (CCD)
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A Câmera
CCDs são normalmente acoplados a um
cintilador (YAG), na qual os elétrons do
feixe de elétrons são convertidos em
fótons, que são então transferidos para
o sensor do CCD por meio de uma placa
de fibra óptica .
A luz é projetada na matriz de capacitores (a região fotoativa) e faz com
que cada capacitor acumule uma carga elétrica proporcional à
intensidade da luz incidente naquela localização.
Região Fotoativa
Uma vez que o conjunto de capacitores foi exposto à imagem, um
circuito de controle faz com que cada capacitor transfira seu
conteúdo ao seu vizinho. O circuito controlador converte todo o
conteúdo no semicondutor em uma sequência de voltagens
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Mecanismos de contraste
O tamanho e a posição da abertura da objetiva são cruciais 
para determinar a natureza do contraste visto na imagem.
A Imagem final só pode ser formada usando os elétrons
que passam pela abertura da objetiva.
Ao colocar a chamada abertura de contraste (abertura da
objetiva) na superfície de saída da amostra, os elétrons
espalhados de ângulo extremamente alto são eliminados,
mantendo apenas os elétrons que são transmitidos
praticamente sem espalhamento.
É então possível discriminar dois pontos na amostra que
possuem diferentes poderes de espalhamento (seja a
natureza dos átomos constituintes ou o número desses
átomos e consequentemente a espessura local).
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Mecanismos de contraste
Para obtenção de imagem, a
abertura da objetiva é
colocada no plano focal
traseiro da objetiva.
Os elétrons espalhados
pela amostra em ângulos
maiores que que um certo
limite são barrados pela
abertura da objetiva.
O contraste observado na
microscopia corresponde ao
mapeamento de intensidade em
função das posições x e y na
imagem.
CONTRASTE MASSA-ESPESSURA
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Mecanismos de contraste
CONTRASTEMASSA-ESPESSURA
Em regiões da amostra mais espessas, ou de
alta densidade, o feixe de elétrons será mais
fortemente espalhado, ou seja, mais elétrons
serão desviados através de um ângulo maior
e aparecerão mais escuras na imagem já que
serão barrados pela abertura da objetiva.
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Mecanismos de contraste
O mecanismo de contraste massa-espessura é explorado pela maioria dos microscopistas biológicos, que coram o espécime 
fino com um metal pesado, como o ósmio, em regiões específicas de interesse. 
Como o metal pesado espalha para mais altos ângulos o feixe de elétrons, a abertura da objetiva barra esses elétrons e o 
efeito da baixa quantidade de élétrons vindos dessas regiões de mais altos Z é a geração de contraste de claro e escuro na 
imagem.
CONTRASTE MASSA-ESPESSURA
Sem a abertura 
~ 1 mm
Aberturas da objetiva 
são em geral 20, 50 
ou 100 µm
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Mecanismos de contraste
Normalmente regiões da amostra 
onde o número atômico Z é maior, 
espalham os feixes de elétrons para 
maios altos ângulos e portanto 
aparecem mais escuros na imagem 
Z-CONSTRAST IMAGING
High angle anullar detector –
detecta os elétrons que saem a
mais altos ângulos e formam a
imagem de CAMPO ESCURO
A imagem de CAMPO CLARO é
formada pelos elétrons que
passam pela abertura padrão da
objetiva.
STEM
Aplicada em STEM
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Mecanismos de contrasteIMAGENS DE CAMPO CLARO E CAMPO ESCURO
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Mecanismos de contrasteIMAGENS DE CAMPO CLARO E CAMPO ESCURO
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Mecanismos de contraste
O contraste de fase envolve a
interferência de vários feixes
difratados com o feixe incidente para
formar a imagem.
CONTRASTE DE FASE
Este mecanismo de contraste é muito
fraco ou mesmo inexistente
especialmente para uma amostra
muito fina e se torna realmente
relevante em grandes ampliações
(HRTEM).
O feixe de elétrons incidente pode ser
considerado como uma onda plana.
É a mudança da fase desta onda
devido a interação com o objeto que
cria o contraste de fase da imagem.
Aplicada em HRTEM (High Resolution TEM)
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Mecanismos de contraste
CONTRASTE DE FASE
Franjas de interferência:
contraste de fase
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
A análise TEM de componentes 
estruturais como fibras de colágeno 
requer orientação do espécime para 
a imagem das fibras 
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Tipos de materiais e Imagens
Ex: Um retrovírus pode ser
confirmado como isolado saindo da
célula somente se puder ser visto
isolado.
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Falhas de empilhamento. 
contornos de grão e 
contornos de fase são 
defeitos planares de 
materiais cristalinos que 
podem ser vistos por TEM
Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Tipos de materiais e Imagens
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Espessura das amostras para TEM
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Preparação de amostras para TEM
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Preparação de amostras para TEM
Afinamento/Polimento Mecânico
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Preparação de amostras para TEM
Eletropolimento e polimento químico
Célula eletrolítica
Para metais e ligas - condutores
Afinam folhas de 0.1mm para 0.1 μm em poucos minutos
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Preparação de amostras para TEM
Eletropolimento e polimento químico
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Preparação de amostras para TEM
Eletropolimento e polimento químico
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Preparação de amostras para TEM
Feixe de Íons
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Preparação de amostras para TEM
Feixe de Íons
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Única técnica que pode
criar imagens de estruturas
em escala nanométrica,
comumente usada em
dispositivos semicondutores
de última geração.
Preparação de amostras para TEM
Microscópio de Feixe de Íons focalizados (FIB)
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Ao aplicar um campo elétrico adequado ao gálio 
fundido sob vácuo, é possível fazer com que a gota de 
líquido forme uma ponta extremamente afiada. Assim 
como no caso dos canhões de elétrons de emissão de 
campo, os íons de gálio podem ser extraídos da ponta
Preparação de amostras para TEM
Microscópio de Feixe de Íons focalizados (FIB)
Ponto de Fusão do Gálio ~ 30°C
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Preparação de amostras para TEM
Clivagem
Uma boa clivagem é geralmente
obtida diminuindo a amostra para
cerca de 100 μm, e usando um
diamante pontiagudo fino para
marcar a superfície, que atua como
o local de nucleação da rachadura
que se propaga através da amostra.
A maioria dos cristais preferirá
quebrar em planos específicos.
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Preparação de amostras para TEM
Clivagem
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Preparação de amostras para TEM
Ultramicrotomia
Em um ultramicrótomo, uma amostra 
firmemente montada ou embutida com 
uma área menor que 1 mm x 1 mm é 
movida por uma faca fixa de vidro ou 
diamante
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Preparação de amostras para TEM
Ultramicrotomia
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Preparação de amostras para TEM
Replicação
Consiste em fazer uma réplica da superfície de um 
espécime em vez de tentar afinar a peça inteira para obter 
transparência eletrônica.
O filme pode ser removido da superfície em pedaços de 
1 mm quadrados ou maiores, flutuando-o no líquido e 
depois montado em uma grade de cobre para exame no 
microscópio.
Isso pode ser feito depositando uma fina camada 
de carbono (ou alguns outros materiais) de uma 
fonte no vácuo
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Preparação de amostras para TEM
Amostras Biológicas
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Amostras Biológicas
Preparação de amostras para TEM
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