Microscopía electrónica confocal de barrido

La microscopía electrónica confocal de barrido ( SCEM ) es una técnica de microscopía electrónica análoga a la microscopía óptica confocal de barrido (SCOM). En esta técnica, la muestra estudiada se ilumina con un haz de electrones enfocado, como en otras técnicas de microscopía de barrido, como la microscopía electrónica de transmisión de barrido o la microscopía electrónica de barrido . Sin embargo, en SCEM, la óptica de recolección está dispuesta simétricamente con respecto a la óptica de iluminación para captar únicamente los electrones que pasan por el foco del haz. Esto da como resultado una resolución de profundidad superior en la imagen. La técnica es relativamente nueva y se encuentra en constante desarrollo.

La idea del SCEM se deriva lógicamente del SCOM y, por lo tanto, es bastante antigua. Sin embargo, el diseño y la construcción prácticos del microscopio electrónico confocal de barrido es un problema complejo resuelto por primera vez por Nestor J. Zaluzec . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Su primer microscopio electrónico confocal de barrido demostró las propiedades 3D del SCEM, pero no logró la resolución espacial lateral subnanométrica alcanzable con electrones de alta energía (solo  se ha demostrado una resolución lateral de ~80 nm). Varios grupos están trabajando actualmente en la construcción de SCEM de resolución atómica. ^{[ 5 ]} En particular, ya se han obtenido imágenes SCEM con resolución atómica. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

La muestra se ilumina con un haz de electrones enfocado, que luego se vuelve a enfocar en el detector, recogiendo así solo los electrones que pasan por el foco. Para producir una imagen, el haz debe escanearse lateralmente. En el diseño original, esto se lograba mediante la colocación de deflectores de escaneo y desescaneo sincronizados. Este diseño es complejo y solo existen unos pocos sistemas personalizados. Otro enfoque consiste en utilizar iluminación y recolección estacionarias, pero realizar el escaneo moviendo la muestra con un soporte piezoeléctrico de alta precisión. Estos soportes son fáciles de conseguir y se adaptan a la mayoría de los microscopios electrónicos comerciales, lo que permite implementar el modo SCEM. Como demostración práctica, se han registrado imágenes SCEM con resolución atómica. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Las altas energías de las partículas incidentes (electrones de 200 keV frente a fotones de 2 eV) dan como resultado una resolución espacial mucho mayor de SCEM en comparación con SCOM (resolución lateral <1  nm frente a >400  nm).

En comparación con la microscopía electrónica convencional ( TEM , STEM , SEM ), la SCEM ofrece imágenes tridimensionales. La obtención de imágenes 3D en SCEM era previsible debido a su geometría confocal, y recientemente se ha confirmado mediante modelado teórico. ^{[ 8 ]} En particular, se predice que una capa gruesa (oro) puede identificarse en una matriz ligera (aluminio) con  una precisión de aproximadamente 10 nm en profundidad; esta resolución de profundidad está limitada por el ángulo de convergencia del haz de electrones y podría mejorarse a unos pocos nanómetros en microscopios electrónicos de próxima generación equipados con dos correctores de aberración esférica de quinto orden . ^{[ 9 ]}