SUMRIO

1 INTRODUO.....................................................................................................2 2 DESCRIO TCNICA.......................................................................................5 3 APLICAO.......................................................................................................12 4 EXEMPLOS........................................................................................................14 5 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS...................................................................24

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1 INTRODUO No se tem com exatido a atribuio da inveno do microscpio, no incio do sculo XVII. Muitos consideram Galileu Galilei como o inventor, outros acreditam que o microscpio tenha sido inventado em 1590 pelos holandeses Hans Janssen e seu filho Zacharias, fabricantes de culos. Porm o primeiro a fazer observaes microscpicas de materiais biolgicos foi o holands Antoine Van Leeuwenhoek (1632 -1723). Posteriormente o advento do microscpio, a percepo do homem em relao ao mundo foi totalmente alterada, pois se descortinou todo um mundo que se encontrava invisvel. Sua principal funo de tornar visvel ao olho humano o que for muito pequeno. A forma mais antiga e usual a lupa seguida do microscpio ptico, que ilumina o objeto com luz visvel ou luz ultravioleta. O limite mximo de resoluo dos microscpios pticos estabelecido pelos efeitos de difrao devido ao comprimento de onda da radiao incidente. Os microscpios pticos convencionais ficam, ento, limitados a um aumento mximo de 2000 vezes, porque acima deste valor, detalhes menores so imperceptveis. Para aumentar a resoluo pode-se utilizar uma radiao com comprimento de onda menor que a luz visvel como fonte de iluminao do objeto. Alm disso, a profundidade de campo inversamente proporcional aos aumentos, sendo necessrio, ento, um polimento perfeito da superfcie a ser observada, o que s vezes incompatvel com a observao desejada (KESRENBACHK, 1994). Um microscpio eletrnico de varredura (MEV) utiliza um feixe de eltrons no lugar de ftons utilizados em um microscpio ptico convencional, o que permite solucionar o problema de resoluo relacionado com a fonte de luz branca. De Bloglie, em 1925, mostrou o dualismo onda-partcula e, por conseguinte, que o comprimento de onda de um eltron funo de sua energia (DE BLOGLIE, 1925). A energia pode ser comunicada a uma nova partcula carregada por meio de um campo eltrico acelerador. Assim, sob uma voltagem suficientemente grande, por exemplo, 50 O primeiro microscpio eletrnico de varredura (MEV) surgiu em 1932, desenvolvido por Max Knoll e Ernest Renka Rusca, na

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Alemanha. O primeiro prottipo com capacidade de analisar amostras espessas, no entanto, foi construdo por Zworykin, em 1942. No estudo dos materiais quatro tcnicas principais de microscopia so de grande utilizao: Microscopia ptica (MO), que permite a anlise de grandes reas em curto espao de tempo, alm de ser de utilizao simples, rpida e pouco dispendiosa;

Figura 1 - Microscpio tico composto

Microscopia eletrnica de varredura (MEV).

Microscopia eletrnica de transmisso (MET).

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Microscopia de campo inico (MCI), por apresentar excelente resoluo, permite estudos difceis de serem realizados com as outras tcnicas, tais como observao de defeitos puntiformes, aglomerados de tomos de soluto ("cluster") e anlise da "estrutura" de contornos e de interfaces. Com menor percentual de utilizao, mas com caractersticas de tcnica complementar em uma faixa exclusiva de alto aumento e excelente resoluo.

Figura 2 - Desenho esquemtico para comparao entre microscpio ptico e microscpio eletrnico de varredura

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2 DESCRIO TCNICA A Microscopia eletrnica uma tcnica de suma importantancia na

determinao do tamanho e forma de estruturas cristalinas e amorfas; inorgnicas e biolgicas. Em se tratando do caso de amostras cristalinas, pode-se tambm revelar a composio das partculas. A microscopia eletrnica baseia-se na interao de eltrons incidentes sobre a matria. Os efeitos desta interao e o comprimento de onda do eltron, variando entre 0,1 e 1nm, fornecem informaes de resolues atmicas que so utilizadas por diversas tcnicas analticas. Eltron Transmitido: O eltron pode passar pela amostra sem sofrer perda de energia. Pode ocorrer difrao dos eltrons com especfica orientao em relao ao feixe primrio, possibilitando a obteno de informaes cristalogrficas; Os eltrons podem colidir com tomos da amostra e serem refletidos, fenmeno que se torna mais significativo quanto maior a massa atmica; Raios-X e eltrons Auger so formados quando o tomo ionizado perde energia. Esta a base das anlises da espectroscopia de fotoeltrons excitados por raios X - XPS e espectroscopia de eltron Auger; A interao do eltron com a matria permite o estudo da perda de energia do feixe primrio, que est relacionada com a amostra em questo; Muitos eltrons perdem energia em uma sequncia de colises inelsticas. Estes so chamados eltrons secundrios; A emisso de ftons de energia variando do ultravioleta ao infravermelho denomina-se catodoluminescncia e resultado de recombinaes eletrnicas. Tais interaes fornecem dados sobre a morfologia, cristalografia e composio qumica da amostra.

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Microscopia eletrnica de varredura (MEV), por apresentar excelente profundidade de foco, permite a anlise com grandes aumentos de superfcies irregulares, como superfcies de fratura;

Figura 3 Microscpio eletrnico de varredura O MEV a ferramenta de investigao mais recente e extremamente til, pois esta tcnica rotineiramente utilizada para gerar imagens de alta resoluo das formas dos objetos e para mostrar variaes espaciais na composio qumica. Alm disso, identifica fases por meio de anlises qumicas qualitativas. No processo de interaes do feixe eletrnico com a matria, os sinais de maior interesse para informao da imagem so os eltrons secundrios e os retroespalhados. Os eltrons secundrios fornecem imagem de topografia de superfcie da amostra e so responsveis pelas imagens de alta resoluo, enquanto que os eltrons retroespalhados fornecem imagens caractersticas de variao de composio. O microscpio eletrnico de varredura se tornou um instrumento imprescindvel nas mais diversas reas como: geologia, engenharia de materiais, cincias da vida e mais. Podemos afirmar que onde haja um grupo de desenvolvimento de materiais, h necessidade de um MEV para as observaes microestruturais. A tcnica tornou-se mais poderosa com o acoplamento de detectores de energia dispersiva de raios-X, possibilitando a realizao de anlises qumicas durante a

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observao. Atravs da captao dos detectores e da analise do raio-X caractersticos emitidos pela amostra, resultado da interao dos eltrons primrios com a superfcie possvel obter informaes qualitativas e quantitativas da composio da amostra na regio submicromtrica de incidncia do feixe dos eltrons.

Figura 4 Demonstrao da penetrabilidade do feixe de eltrons

A seguir componentes do microscpio eletrnico de varredura so apresentados a seguir: Fonte: O canho de eltrons gera o feixe que percorre a coluna. Conjunto de lentes condensadoras e objetivas: As lentes controlam o dimetro do feixe e o direciona at a amostra. Conjunto de aberturas: As aberturas so orifcios de escala micromtrica que alteram as propriedades dos eltrons quando a passagem do feixe. Mecanismos de controle da posio da amostra quanto posio (x, y, z, altura) e orientao (inclinao e rotao). rea de interao a amostra com o feixe: A partir da interao diferentes sinais so gerados e processados.

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Sistema de alto vcuo: O vcuo impede que os eltrons interajam com partculas gasosas e comprometam a anlise.

Figuras 5 e 6 - Desenho esquemtico dos componentes bsicos do MEV. Adaptado de KESTENBACH, 1994.

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Microscopia eletrnica de transmisso (MET) permite a anlise de defeitos e fases internas dos materiais, como discordncias, defeitos de empilhamento e pequenas partculas de segunda fase;

Figura 7 Moderno Microscpio Eletrnico de Transmisso (MET) com resoluo de 0,1nm (nanmetros) e ampliao mxima de 1,5 milhes de vezes

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As interaes pertinentes microscopia eletrnica de transmisso geram imagens ou figuras de difrao e estes modos so facilmente intercambiveis. As imagens so de campo claro, campo escuro ou de alta resoluo e cada modo fornece informaes diferenciadas da amostra. A microscopia eletrnica de transmisso formada por um feixe de eltrons que passa atravs da amostra. Os detalhes das caractersticas microestruturais internas se tornam acessveis observao; os contrastes na minha imagem so produzidos por diferena na disperso ou difrao do feixe entre os vrios elementos ou defeitos da microestrutura. O equipamento tem o formato de uma alta coluna e seus componentes so descritos a seguir: Fonte iluminao: O canho de eltrons gera o feixe primrio que acelerado para adquirir a energia necessria. Lentes condensadoras: Um conjunto de diferentes lentes eletromagnticas e aberturas permitem a anlise um feixe paralelo empregado em TEM ou analise de um feixe convergente utilizado na microscopia de transmisso e varredura (STEM). Plano de amostra: Posiciona a amostra em forma de lmina, no caminho do feixe de eltrons. ajustado quanto altura, inclinao, rotao e orientao nos eixos x, y, z. Lentes objetivas: Estas lentes geram a primeira imagem intermediria e sua qualidade determina a resoluo da imagem final. Lentes intermedirias: permite a alternncia entre os modos ou difrao, que so as formas de visualizao da amostra. Lentes projetivas: propiciam ampliao da imagem. Sistema de observao da amostra: Imagens e figuras de difrao so observados em telas fluorescentes ou em cmaras de alta resoluo. Sistema de vcuo: Alto vcuo requerido para que o feixe primrio de eltron no interaja com quaisquer partculas diferentes da amostra presentes na coluna, como molculas gasosas.

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As condies de operao do MET so criteriosas para que o feixe primrio de eltrons de fato seja transmitido e favorea boa resoluo da imagem ou da figura de difrao. Figuras 8 e 9 Desenhos Esquemticos dos componentes do MET

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3 APLICAO A principal funo de qualquer microscpio tornar visvel ao olho humano o que for muito pequeno para tal. A microscopia eletrnica de varredura e de transmisso baseia-se na interao entre eletros e componentes dos tecidos. Um microscpio eletrnico de varredura (MEV) utiliza um feixe de eltrons no lugar de ftons utilizados em um microscpio ptico convencional, o que permite solucionar o problema de resoluo relacionado com a fonte de luz branca. O princpio de um MEV consiste em utilizar um feixe de eltrons de pequeno dimetro para explorar a superfcie da amostra, ponto a ponto, por linhas sucessivas e transmitir o sinal do detector a uma tela catdica cuja varredura est perfeitamente sincronizada com aquela do feixe incidente. A MEV permite a observao e a caracterizao de diferentes tipos de materiais, a partir da emisso e interao de feixes de eltrons sobre uma amostra, sendo possvel caracteriz-los do ponto de vista de sua morfologia e sua organizao ultraestrutural. A utilizao do MEV como tcnica complementar mostra-se de grande importncia e versatilidade, tanto para o estudo da microestrutura, possibilitando a obteno de imagens com alta resoluo, como tambm o estudo de propriedades do material e sua anlise. A MEV permite alcanar aumentos muito superiores ao da microscopia tica. Dependendo do material pode atingir at 900.000 vezes, mas para a anlise de materiais normalmente o aumento da ordem de 10 000 vezes. No caso da microscopia eletrnica a rea ou o microvolume a ser analisado irradiado por um fino feixe de eltrons ao invs da radiao da luz. O Microscpio Eletrnico de Varredura (MEV) se tornou um instrumento imprescindvel nas mais diversas reas: eletrnica, geologia, cincia e engenharia dos materiais, cincias da vida, etc. Em particular, o desenvolvimento de novos materiais tm exigido um nmero de informaes bastante detalhado das caractersticas microestruturais s possvel de ser observado no MEV. Podemos afirmar que onde haja um grupo de desenvolvimento de materiais, h a necessidade de um MEV para as observaes microestruturais. O MEV tem seu potencial ainda mais desenvolvido com a adaptao na cmara da amostra de detectores de raios-X permitindo a realizao de anlise qumica

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na amostra em observao. Atravs da captao pelos detectores e da anlise dos raios-X caractersticos emitidos pela amostra, resultado da interao dos eltrons primrios com a superfcie, possvel obter informaes qualitativas e quantitativas da composio da amostra na regio submicromtrica de incidncia do feixe de eltrons. Este procedimento facilita a identificao a de precipitados e mesmo de variaes de composio qumica dentro de um gro. O microscpio eletrnico de transmisso (MET) um sistema de produo de imagens que permite alta resoluo. O funcionamento do microscpio eletrnico de transmisso se baseia no seguinte princpio: eltrons podem ser desviados por campos eletromagnticos de uma maneira semelhante refrao produzida na luz por lentes de vidro. A principal aplicabilidade do MET em anlises morfolgicas, caracterizao de precipitados e determinao de parmetros de rede.

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4 EXEMPLOS Para exemplificar a utilizao do MEV na observao de superfcies metlicas e superfcies semicondutoras sero apresentados alguns exemplos. A figura 10 mostra uma imagem do corte lateral de um tubo de ao galvanizado. A amostra no recebeu ataque qumico, foi apenas cortada, lixada at o gro 600, limpa com acetona e fixada no stub. A rea clara no contorno da superfcie externa da amostra corresponde a uma camada de zinco resultante do processo de galvanizao ao qual foi submetido o metal para proteo superficial, destacada na imagem pela utilizao do modo BSE.

Figura 10 - Imagem obtida por MEV, no modo BSE, onde pode ser observado o desgaste da camada de zinco (regio clara). Imagens de amostras da liga de alumnio (AA380.0) so apresentadas na figura 11. As amostras foram submetidas aos procedimentos metalogrficos convencionais, isto , lixamento, seguido de polimento e ataque qumico por imerso no reagente: HF 40% (0,5 mL)+H2O (100 mL) (DEDAVID et al.,2002;). Nas imagens obtidas no MEV, no modo SE e BSE, observa-se a formao

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dendrtica ao fundo na figura 11 (1), e em primeiro plano precipitados tpicos da liga bruta de fuso. Por outro lado, na figura 11 (2), obtida no modo BSE, so observados apenas os precipitados da liga.

Figura 11 - Imagem obtida por MEV da liga de alumnio AA380, no modo: (1) SE Eltrons Secundrios (2) BSE - Eltrons Retroespalhados. Na Figura 12 observa-se a imagem da superfcie de um ao inoxidvel com indicaes de corroso. Neste caso a amostra apenas foi cortada, limpa e seca em estufa para evitar a reteno de umidade nos poros.

Figura 12 - Imagem obtida por MEV de superfcie de ao inoxidvel AISI 316 no incio do processo Corrosivo.

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Nas figuras 13 e 14 so apresentados outros exemplos de utilizao do MEV para anlise em aos. Neste caso, a amostra foi analisada aps corte e limpeza com gua e lcool em banho de ultrassom e ataque qumico seletivo para revelar a microestrutura martenstica.

Figura 13 - Imagem, obtida por MEV, do corte transversal de uma barra de ao ao carbono, AISI 1050, revestida com uma camada de cromo (parte clara).

A amostra apresenta microestrutura martenstica (parte cinza escuro). Na imagem 13 a amostra foi preparada com mtodos metalogrficos convencionais. No ataque qumico utilizado para revelar a microestrutura da barra foi utilizado a imerso no reagente Nital por 4 segundos. A imagem revela a estrutura tpica martenstica e a camada cromada de aproximadamente 2m.

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Figura 14 - Imagem obtida por MEV, modo SE, mostrando o comportamento da fratura e detalhes da dimenso da granulometria. A amostra da figura 14 uma amostra de um ao inoxidvel AISI 420, retirada da parte fraturada, indicando fratura fragilidade (resultante do tratamento trmico) e granulometria mdia de 18m. A amostra foi limpa apenas em banho de ultrassom com gua e lcool, seca com jatos de ar quentes e colados no stub com fita de carbono dupla fase. Nas figuras 15 e 16 so apresentados exemplos de imagens de lminas de silcio. As imagens da figura 15 revelam trilhas depositadas sobre lminas de silcio. Amostras secas foram clivadas, coladas em stubs e receberam apenas um jato de nitrognio para retirada dos resduos slidos de manuseio antes de entrar no MEV. As imagens da figura 16 revelam texturas utilizadas para lminas solares.

Figura 15 e16 - Imagens MEV, modo SE, mostrando trilhas depositadas em lminas de silcio.

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Figura 17 - Imagens MEV, modo SE, mostrando texturas em lminas de silcio, obtidas por ataque qumico especfico (KOH diludo em lcool isoproplico e gua). A forma piramidal nas imagens da figura 17, com seis faces, caracteriza o plano cristalogrfico (1,1,1) da lmina monocristalina

Figura 18 Esferas de carbono Esta pequenas esferas de tamanho homogneo so compostas de carbono puro resultantes do aquecimento de mesitileno em altas temperaturas (~700 oC). Cada

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uma tem um dimetro em torno de 2,5 micrmetros, cinco vezes menor do que um fio de cabelo.

Figura 19 - Nano fios de cloreto de prata, recobertos com nano partculas de ouro.

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Figura 20 Talher de Ao inoxidvel Exemplos da rea biolgica.

Figura 21 - Clulas do sangue Essa foto de microscopia eletrnica de varredura (MEV) com aumento de 20.000 vezes mostra as clulas do sangue: eritrcitos (em vermelho), um leuccito linfcito (em amarelo) e plaquetas (em lils).

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Figura 22 Clulas Vermelhas do sangue e vrus

Figura 23 - Vrus HIV atacando leuccito O vrus HIV (em vermelho) ataca preferencialmente o leuccito (branco) denominado por linfcito T auxiliar. O vrus penetra nesta clula e a destri. O linfcito T auxiliar tem a funo de coordenar a funo de defesa imunolgica contra vrus, bactrias e fungos. A sua destruio pelo vrus HIV d incio deficincia imunolgica. Microscopia de varredura: aumento de 20.000 vezes.

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Figura 24 - Vrus HIV introduzindo seu material gentico no linfcito T auxiliar Os vrus HIV (em vermelho) no momento que reagem com receptores de membrana do linfcito T auxiliar, abrem buracos para introduzirem seu material gentico RNA (em verde). Microscopia eletrnica de varredura: 360.000 vezes.

Figura 25 - Linfcito Citotxico atacando uma clula cancerosa Os linfcitos T citotxicos so importantes leuccitos que atacam clulas que se tornam anormais, geralmente tumorais. A presente foto de MEV aumentada 20.000 vezes mostra um linfcito T citotxico (amarelo) atacando clula tumoral (vermelho).

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Figura 26 - Formiga

5 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS MALISKA, A.M.; Microscopia eletrnica de varredura. Santa Catarina. Acessado em 12 de maio de 2012. Em: http://www.materiais.ufsc.br/lcm/webEV/MEV_Apostila.pdf Microscopia Eletrnica, Disponvel em: http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title= Microscopia_Eletr%C3%B4nica&oldid=28429 070, acessado em 12 de maio de 2012. PADILHA, A.; Microscopia eletrnica de transmisso. So Paulo. Acessado em 09 de maio de 2012. Em: http://www.angelfire.com/crazy3/qfl2308/1_multipart_xF8FF_3_MET_PMI-2201.pdf DEDAVID, B.A; MACHADO, G.; GOMES, C.I; Microscopia Eletrnica de Varredura: Aplicaes e preparao de amostras. 1. Ed. Porto Alegre: Edipurcrs, 2007. Disponivel em

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