Acerca del microscopio

Inspección de muestras

El microscopio se utiliza en la inspección de muestras logrando una ampliación óptica o artificial que facilita la visualización de características pequeñas. Su función contrasta con la del macroscopio que implica inspeccionar una muestra con la única ayuda del ojo humano.

El microscopio óptico se utiliza en las inspecciones, permitiendo ampliar las microestructuras hasta 1.000 veces. El microscopio electrónico con hasta 500.000 aumentos se utiliza normalmente en análisis de fallos, en laboratorios de I+D y en instituciones educativas.

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Tipos de microscopios

En los ensayos materialográficos se utilizan cuatro tipos de microscopios, dependiendo de la naturaleza de la pieza y el objetivo de la investigación, que se describen a continuación.

Microscopio óptico
En el microscopio óptico se utilizan diferentes filtros para mejorar el contraste y enfatizar características específicas basadas en las propiedades del material. Esto se logra con aumentos que normalmente oscilan entre 2,5 y 1.000. En materialografía, la luz reflejada es el tipo más común utilizado en los microscopios ópticos de luz. También se utiliza el microscopio óptico de luz transmitida, aunque principalmente en las muestras de mineralogía.

Estereomicroscopio
El estereomicroscopio es una variante del microscopio óptico diseñado para observaciones de bajo aumento de una muestra, donde se utiliza la luz reflejada en la superficie de la muestra.

Microscopio electrónico de barrido
El microscopio electrónico de barrido (SEM) es un tipo de microscopio electrónico que genera imágenes de una muestra mediante el barrido de la superficie de la muestra con un haz de electrones focalizado. Los electrones interactúan con los átomos en la muestra, produciendo varias señales que se traducen en información sobre la topografía de la superficie y la composición de la muestra.

Microscopio electrónico de transmisión
El microscopio electrónico de transmisión (TEM) utiliza un haz de electrones transmitido a través de una muestra ultra-fina, interactuando con la muestra a medida que pasa por ella. Las señales generadas se traducen en varios tipos de información, incluyendo información sobre el tipo y la orientación de los cristales individuales.

Scanning electron Microscopy — Microscopio electrónico de barrido

Stereo Optical Microscopy — Estereomicroscopio

Transmission Electron Microscopy — Microscopio electrónico de transmisión

Uso del microscopio óptico de luz

Preparación de muestra en microscopio óptico de luz

1. Preparación de la muestra

El estado de la superficie de la muestra afectará a la luz reflejada o transmitida. Un nivel aceptable de este efecto se define según el tipo y tamaño de la característica relevante para el examen.

Es esencial preparar correctamente la muestra para lograr la calidad y el contraste requeridos en la superficie.

Fuente de luz en el microscopio óptico de luz

2. Fuente de luz

La imagen de la superficie se basa en la interacción entre la luz y la superficie. Diferentes fuentes de luz como un LED, halógeno o mercurio, junto con diferentes tipos de iluminación como coaxial, anillo de luz o punto de luz abarcarán una amplia variedad de superficies a inspeccionar en términos de características de la superficie; p. ej.: rugosidad, color y alineación.

Una iluminación correcta es esencial para investigar una topología compleja.

3. Filtros

El contraste de campo claro (BF) es la técnica de contraste más habitual. Sólo se podrán distinguir detalles con diferencias de reflectividad entre sí.

Otras técnicas de contraste como la de campo oscuro (DF), contraste diferencial de interferencia (DIC) o luz polarizada (POL) permiten observar detalles diferentes a los detectados con el contraste BF.

La elección de los filtros en un microscopio óptico depende de la naturaleza de la superficie y de las características y detalles a investigar.

Capas plásticas de campo oscuro

Las capas de plástico en diferentes colores se ven en sus colores originales en el campo oscuro.

Fases semi-opacas de campo oscuro del microscopio

Calidad de un pulido de campo oscuro

Pequeños arañazos, poros o extracciones se examinan mejor con el contraste de campo oscuro (DF) que de campo claro (BF). Irregularidades como poros o fracturas reflejan la luz en la lente mientras que el resto de áreas debidamente pulidas se muestran oscuras. Esta técnica permite diferenciar fácilmente los poros e inclusiones, la propagación de fracturas muy finas, y la evaluación de la calidad del pulido.

Fases semi-opacas de campo oscuro

Las fases semi-opacas se pueden identificar en su color inherente, p. ej.: inclusiones de óxido de cobre (Cu2O) que se muestran en gris en el campo claro (BF) se pueden determinar en la matriz de cobre por su color granate-rojizo en el campo oscuro (DF).

Luz polarizada

Se utiliza:
- para contrastar la estructura de metales anisotrópicos ópticos cuyo grabado es difícil, como es el caso del titanio o de las aleaciones de estaño, berilio o uranio.
- para identificar numerosos compuestos intermetálicos e inclusiones de escoria por sus efectos anisotrópicos característicos.
- para diferenciar entre fases anisotrópicas ópticas y fases isotrópicas ópticas.
- para examinar metales isotrópicos ópticos si su superficie se puede mostrar ópticamente activa al grabado (p. ej.: anodizado).

Contraste diferencial de interferencia

Con el uso del contraste diferencial de interferencia (DIC) se aprecia el relieve y, por ejemplo, tipos especiales de fases intermetálicas se detectan al hacer referencia a su morfología.

Flourescencia

Las partes de la muestra que no son fluorescentes permanecen oscuras y es fácil verlas; p. ej.: las fracturas o poros al usar un tinte fluorescente en el material de embutición.

4. Adquisición de imagen

Además de lo anterior, capturar una microestructura real depende de factores que son importantes durante la adquisición de la imagen. Los dos factores a destacar son la exposición y el balance de blancos.