Análise microscópica

UNIVERSIDADE REGIONAL INTEGRADA DO ALTO URUGUAI E DAS MISSÕES

PRÓ-REITORIA DE ENSINO

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS

CAMPUS FREDERICO WESTPHALEN

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

TRABALHO DE CIÊNCIA DOS MATERIAIS:

ANALISES MICROSCÓPICA

Frederico Westphalen, abril de 2014

Analises microscópica

Quando precisamos analisar os elementos estruturais e os defeitos que influenciam nas propriedades dos materiais é necessário conhecer a microestrutura dos mesmos. Uma caracterização micro estrutural desejável envolve a determinação da estrutura cristalina, composição química, quantidade, tamanho, forma e distribuição das fases.

A determinação da natureza, quantidade (densidade) e distribuição dos defeitos cristalinos também é, em muitos casos, necessária. Alguns elementos possuem estruturas microscópicas que não são visíveis a olho nu, portanto para fazer uma análise desse tipo de material é preciso utilizar algumas técnicas, entre as quais podemos destacar:

•a microscopia óptica que permite a análise de grandes áreas em curto espaço de tempo, além de ser de utilização simples, rápida e pouco dispendiosa;

•a microscopia eletrônica de varredura, por apresentar excelente profundidade de foco, permite a análise com grandes aumentos de superfícies irregulares, como superfícies de fratura;

•a microscopia eletrônica de transmissão permite a análise de defeitos e fases internas dos materiais, como discordâncias, defeitos de empilhamento e pequenas partículas de segunda fase, defeitos estes não observáveis por MO ou por MEV.

O microscópio ótico

Dentro da microscopia ótica existem dois tipos de microscópicos o simples e o composto, o simples é formado por uma lente de aumento que permite aumentar determinada partícula diversas vezes a mais que seu tamanho real, é muito utilizado para observar grãos de minérios, superfícies fraturas de metais, papeis e outros.

Microscópio ótico composto consiste basicamente de um tubo ótico (caminho de luz) ligado por um conjunto de lentes a ocular e objetiva (esta próxima do objeto a ser observado). É incorporada ao tubo ótico uma série de elementos óticos tais como prismas, filtros, analisadores, espelhos, lentes e outros. O microscópico composto tem maior poder de aumento e resolução chegando até 2000 mil vezes o tamanho real da partícula.

Estes microscópicos utilizam a luz no seu funcionamento por isso são chamados microscópicos óticos, os mesmos são ligados a sistemas analisadores de imagens que permitem a analise e a obtenção de imagens. Possui grande importância dentro da engenharia, pois nos permite analisar possíveis imperfeições no arranjo estrutural dos materiais, observação de contornos de grãos desde que sua microestrutura seja maior que 0.5mm, aprimorarmos o controle de qualidade através do controle de parâmetros estruturais, medição das espessuras formadas por camadas depositadas ou que foram alteradas e identificar qual é o tipo de material e qual foi utilizado no processo de fabricação entre outras.

Microscópio eletrônico de varredura

Um microscópio eletrônico de varredura (MEV) utiliza um feixe de elétrons no lugar de fótons utilizados em um microscópio óptico convencional, o que permite solucionar o problema de resolução relacionado com a fonte de luz branca. De Bloglie, em 1925, mostrou o dualismo onda-partícula e, por conseguinte, que o comprimento de onda de um elétron é função de sua energia (DE BLOGLIE, 1925). A energia pode ser comunicada a uma nova partícula carregada por meio de um campo elétrico acelerador. Assim, sob uma voltagem suficientemente grande, por exemplo, 50 10 kV, elétrons de comprimento de onda extremamente curto (λ=0,005Å) e, portanto, de poder de resolução potencialmente alto como uma fonte de iluminação, podem ser produzidos. Além disto, devido às suas cargas, os elétrons podem ser focalizados por campos eletrostáticos ou eletromagnéticos e, então, são capazes de formar imagens. Eles possuem, portanto, as características essenciais necessárias a um microscópio de alta resolução.

Como resultado tem-se que os aparelhos modernos permitem aumentos de 300.000 vezes ou mais, para a maior parte de materiais sólidos, conservando a profundidade de campo compatível com a observação de superfícies rugosas. O MEV é um aparelho que pode fornecer rapidamente informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos de uma amostra sólida. Sua utilização é comum em biologia, odontologia, farmácia, engenharia, química, metalurgia, física, medicina e geologia.

O MEV é um dos mais versáteis instrumentos disponíveis para a observação e análise de características microestruturais de objetos sólidos. A principal razão de sua utilidade é a alta resolução que pode ser obtida quando as amostras são observadas; valores da ordem de 2 a 5 nanômetros são geralmente apresentados por instrumentos comerciais, enquanto instrumentos de pesquisa avançada são capazes de alcançar uma resolução melhor que 1nm (NAGATANI et al. 1987). Outra característica importante do MEV é a aparência tridimensional da imagem das amostras, resultado direto da grande profundidade de campo. Permite, também, o exame em pequenos aumentos e com grande profundidade de foco, o que é extremamente útil, pois a imagem eletrônica complementa a informação dada pela imagem óptica.

Microscopia de varredura por sonda

Na década de 80 ocorreu o desenvolvimento das técnicas de microscopia de varredura por sonda (SPM, do inglês scanningprobemicroscopy) das quais podemos destacar a microscopia de força atômica (AFM, do inglês Atomic Force Microscopy). Essa técnica possui algumas vantagens sobre as outras citadas anteriormente quando tratamos sistemas de origens biológicas. Dentre elas, podemos citar a possibilidade de realizar as medidas em meio fisiológico e em tempo real com resolução molecular. Essas características permitem não somente a caracterização morfológica do