Microscopía de electrones de baja energía

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Los microscopios de electrones de baja energía (LEEM por sus siglas en inglés) son instrumentos que permiten observar la superficie de un material cristalino en condiciones de ultra-alto vacío con resolución espacial de unos pocos nanómetros y resolución temporal de fracciones de segundo mediante la iluminación con un haz de electrones de energías comprendidas entre unos pocos eV y unos cientos. La sensibilidad superficial viene dada por el rango de energía de los electrones empleados. La observación de la muestra se realiza mientras se puede proceder al crecimiento de materiales capa atómica capa atómica, y exponiendo a gases en presiones de alto vacío. Manipulando el sistema de lentes se pueden obtener imágenes de los electrones difractados por la muestra, permitiendo la realización de cristalografía de superficies en las mismas condiciones descritas anteriormente. Más aún, la selección de un haz difractado por la muestra permite la realización de imágenes de campo oscuro, donde sólo las regiones con un cierto orden superficial son visibles. Aprovechando el carácter ondulatorio de los electrones permite localizar en la muestra los escalones atómicos mientras los procesos de crecimiento o de evolución de la superficie tienen lugar. Estos microscopios son empleados para observar en tiempo real el crecimiento de materiales por epitaxia de haces moleculares, y procesos dinámicos de superficies como transiciones de fase o la evolución en temperatura de estructuras nanométricas. Más información sobre estos instrumentos, su diseño y sus aplicaciones puede encontrarse en ¿Low-energy Electron Microscopy¿, de Juan de la Figuera y Kevin F. McCarty, en el libro ¿Surface Science Techniques¿, de la Springer Series in Surface Science, volumen 51, página 531. Una introducción en castellano esa disponible en: http://surfmoss.iqfr.csic.es/es/equipo/microscopia-de-electrones-de-baja-energia El instrumento de que disponemos es el LEEM III de la casa Elmitec GmbH: https://elmitec.de/Leem.php?Bereich=LEEM3 y se ha adquirido cofinanciado por fondos FEDER de la Unión Europea. Las características específicas del mismo son: 1) Modos de images: LEEM de campo claro y de campo oscuro, microscopía espejo (mirror), microscopía de electrones fotoemitidos, o de electrones de emisión termoiónica. 2) Resolucion en LEEM: 10nm 3) Difracción de electrones de baja energía LEED 4) Energía de los electrones en la muestra: -5 to 500 eV 5) Campo de visión en LEEM: 2 - 80 µm, en PEEM: hasta 150 µm 7) Presión base del sistea: < 5 x 10-10 Torr 8) Temperatura de la muestra: desde 100 K (enfriado con nitrógeno líquido) hasta 1800K Se dispone asimismo de cañon de iones para limpieza de muestras, y de un espectrómetro basado en el CLAM2 de VG con una resolución en energía de 1,0 eV. El espectrómetro puede ser usado para muestras de forma independiente al LEEM, en cuyo caso se aplican las tarifas de las prestaciones de XPS, o para caracterización química de las muestras en observación en el LEEM. La cámara de análisis de XPS está a UHV (10-8 a 10-9 torr) por lo que las muestras deben ser sólidos compactos o polvos. Las restricciones del tamaño de la muestra vienen dadas por la geometría del portamuestras del LEEM y del sistema de su introducción de muestras