Resumen de la Técnica QEMSCAN

Resumen de la Técnica QEMSCAN

(M. Barraza, 2018)

QEMSCAN es un microscopio de barrido electrónico que ha sido modificado, tanto en hardware como en software, para realizar la identificación y cuantificación automatizada de rangos de definiciones elementales que pueden ser asociados a fases sólidas inorgánicas (minerales, aleaciones, escorias, etc).  

Al igual que un microscopio electrónico tradicional, éste se compone de:

• una fuente de emisión de electrones (que en este caso corresponde a un filamento de tungsteno sometido a alta corriente y 25 kilovoltios, en vacíos del orden de menos de 10-6 Torr);
• bombas rotatorias, turbo y iónicas para generar el vacío necesario para emitir el haz de electrones;
• una columna de lentes electromagnéticos (bobinas y aperturas) para canalizar, concentrar y dirigir el haz de electrones hacia el espécimen para análisis;
• una cámara (donde se realizará la interacción de los electrones con el espécimen);
• detectores para las diferentes emisiones generadas durante la interacción electrón-espécimen (que en este caso corresponden a un detector de electrones secundarios, un detector de electrones retro-dispersados y varios detectores de Rayos X);
• procesadores de pulso (para amplificación y digitalización de las señales recibidas en los detectores) y
• computadores para el procesamiento de las señales digitales y su utilización como información.

Para especímenes y muestras montadas en briquetas pulidas, la  identificación, mapeo de distribución 2-D y cuantificación de fases inorgánicas, se realiza mediante la combinación de las emisiones de electrones retro-dispersados (BSE) y Rayos X, de la siguiente manera:

La imagen BSE está formada por los electrones del haz original que inciden en la muestra y que, debido a al tipo de interacción al que son sometidos, cambian su dirección de trayectoria, logran escapar del espécimen y son detectados por el detector de electrones retro-dispersados (ubicado inmediatamente sobre la platina).  Es una imagen en tonos de gris que puede entregar información composicional, topografía, cristalografía y espesor de masa del espécimen (Goldstein et al., 2018). En una imagen BSE, los puntos de análisis cuyo un número atómico promedio sea alto, se verán de un tono gris claro a blanco, mientras que los puntos en donde estén presentes elementos livianos, se verán en tonos gris oscuro a negro.

Los Rayos X se producen cuando un electrón del haz colisiona con un electrón de un átomo del espécimen generando una vacancia orbital. Los Rayos X corresponden al exceso de energía del que debe deshacerse otro electrón del espécimen para llenar esa vacancia en una orbital de menor energía. La energía de los Rayos X generados conforma un espectro de peaks característicos, donde la energía dispersiva generada por cada elemento es conocida.

Los análisis QEMSCAN se basan en la obtención automatizada de espectros EDS (energía dispersada proveniente de Rayos X) en cientos de miles o millones de puntos de análisis recolectados cada uno en un tiempo del orden de milisegundos. La clasificación de fases mineralógicas se realiza mediante la clasificación de cada espectro EDS  en una lista composicional jerárquica y descendente conocida como “Lista SIP”.