Aunque un SEM (microscopio electrónico de barrido) y un TEM (microscopio electrónico de transmisión) son ambos microscopios electrónicos, sus principios de funcionamiento e imágenes resultan muy distintos. Mientras que el SEM usa electrones secundarios eyectados al bombardear la superficie de una muestra con electrones primarios, un TEM funciona más como una máquina de rayos X: un sensor colocado detrás de la muestra registra los electrones primarios que la atraviesan. Sin embargo, con algo de creatividad es posible convertir un SEM en TEM, como ProjectsInFlight hizo recientemente con su SEM.
Un SEM rescatado de la basura y reactivado
Hackaday cubrió previamente cómo el SEM del video fue rescatado de ser desguazado y posteriormente revivido, y ahora recibe un upgrade interesante. Dicho esto, el cambio de SEM a TEM no es nada nuevo: la imagen llamada STEM ha sido posible por años usando un adaptador reflector relativamente simple. El problema es que esos adaptadores cuestan lo suficiente como para hacer que solicitar el presupuesto produzca pesadillas, pero son lo bastante simples como para que se pueda armar uno DIY.
¿Cuánto espacio hay realmente dentro de la cámara?
La preocupación principal con el adaptador casero era el espacio libre entre el portamuestras y los componentes frágiles dentro de la cámara. Resultó ser de un cabello menos de 14 mm (0,55″), no mucho espacio para trabajar, aunque eso era relativo al portamuestras estándar y voluminoso. Con una placa de muestra más delgada mecanizada en aluminio, se liberó mucho más espacio, incluso para el espejo de electrones primarios y un blindaje contra electrones secundarios.
Tras más trabajo de torno, fresadora y machuelado, el portamuestras completo quedó listo. Durante las pruebas se implementó un hack para ajustar el ángulo del espejo desde fuera estando la cámara de vacío evacuada, de modo que el adaptador pudiera afinarse en operación. La primera muestra fueron nanopartículas de oro, que revelaron un blindaje secundario con fugas debido a bypass.
De las nanopartículas de oro al ala de mosquito
Pruebas posteriores revelaron que el blindaje debía extenderse mucho más arriba para bloquear de manera significativa los electrones secundarios, tras lo cual la imagen TEM mejoró notablemente. Acto seguido, un mosquito previamente expirado donó gentilmente sus alas a la ciencia, y la imagen TEM reveló con claridad las estructuras delicadas dentro de estas maravillas del diseño evolutivo.
El próximo desafío será obtener imágenes TEM de células biológicas, lo que requiere preparación sustancial.
Otros conversores STEM que ya hemos visto
Este no es el primer conversor STEM que cubrimos. El SEM también tiene una historia larga y accidentada que hemos contado antes.
¿Qué tan accesible es esto desde un taller chileno?
Los adaptadores STEM comerciales se mueven en el rango de USD 8.000 a USD 15.000 para SEMs de marca, una suma prohibitiva para escuelas técnicas o laboratorios universitarios de regiones. El bill of materials del adaptador de ProjectsInFlight cabe en menos de USD 200: un trozo de aluminio 6061, dos roscas M3, un espejo de electrones (la pieza más delicada) y horas de torno. Para liceos técnicos chilenos con CNC pequeña y acceso a un SEM de descarte universitario, la receta abre la puerta a imágenes de transmisión con resolución sub-nanométrica.
