Istituto per la Conservazione e la Valorizzazione dei Beni Culturali
Microscopia Elettronica a Scansione e Spettrometria in Dispersione di Energia
(SEM-EDS)
Descrizione della tecnica:
Il microscopio elettronico a scansione (SEM) opera come un normale microscopio ottico avente come sorgente luminosa una “luce” con lunghezza d’onda estremamente bassa: gli elettroni. Gli elettroni prodotti dal filamento di tungsteno vengono accelerati da una differenza di potenziale variabile tra 0,3 e 30 KeV. Il fascio di elettroni accelerato viene a sua volta controllato da due lenti magnetiche: condensatore (costituito da una o più lenti) che controlla il fascio elettronico che raggiunge l’obbiettivo e le lenti obbiettivo che determinano il fascio di elettroni incidente sulla superficie del campione. L’immagine che si ottiene è data dalla scansione che il fascio elettronico finemente focalizzato esegue sulla superficie del campione da analizzare. Il microscopio opera in alto vuoto o HV (high vacuum - 10-2/10-3 Pa): in queste condizioni si possono ottenere immagini ad elevati ingrandimenti (fino a 150/200 mila) con un potere risolutivo dell’ordine di 1 nm. Si può operare anche in condizioni di basso vuoto o LV (low vacuum) con valori di pressione che raggiungono al massimo 1 Pa. In questo modo le immagini risultano di minore qualità, ma il campione può essere osservato senza alcuna preparazione preliminare necessaria a renderlo conduttivo.
Applicazioni:
Il SEM permette studi morfologici di superficie e cristallografici, sui trattamenti organici ed inorganici e la loro diffusione nel materiale in esame,e, accoppiato alla spettroscopia in dispersione di energia (EDS), studi sullo stato di conservazione e sulla progressione del degrado di tutti i materiali, di finiture e superfici policrome, di cristalli di neoformazione.
Principi di base:
Nel punto di impatto tra il fascio di elettroni primari e la superficie da investigare si formano:
Elettroni secondari: e- emessi dagli strati più superficiali del campione permettono di studiare la morfologia ed i fenomeni di superficie
Elettroni retro diffusi: e- del fascio incidente che, dopo aver subito una serie di riflessioni nei primissimi strati del campione, riemergono dalla superficie con un’energia attenuata: rivelano la distribuzione differenziale degli atomi costitutivi sotto l’aspetto di energie medie disperse
Raggi X: radiazione emessa dagli elementi costituenti il campione che, analizzata da uno spettrometro X a dispersione di energia fornisce informazioni elementali semi-quantitative che si riferiscono a circa 1 micron cubo di campione.
Strumentazione:
SEM: Jeol 5910 LV; EDS: IXRF-2000 (Sezione di Milano).
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