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I microscopi elettronici a scansione sono fondamentali per lo studio della morfologia microscopica di rocce e fossili e per l’individuazione di caratteristiche microscopiche. I SEM possono fornire immagini ad alta risoluzione della topografia dei minerali e della struttura cristallina, oltre ad analisi qualitative e semiquantitative delle composizioni delle microaree in esame. In questo articolo vedremo come il microscopio elettronico da banco Semplor NANOS può essere utilizzato con successo per analizzare la morfologia di campioni di minerali cristallini. Una descrizione delle tecnologie avanzate offerte dal NANOS e che verranno si può leggere qui.
Una roccia cristallina è una roccia la cui struttura è composta da cristalli di uno o più minerali o mineraloidi. Quasi tutte le rocce metamorfiche e ignee sono cristalline, ma anche alcune rocce sedimentarie lo sono. Le rocce cristalline possono essere composte da più tipologie di cristalli, come si può vedere nella roccia in Figura 1: calcite e pirite sono due minerali cristallini che si possono trovare combinati in rocce con diverse proporzioni. L’identificazione non solo dei macrocristalli dell’uno o dell’altro minerale ma anche delle inclusioni microscopiche può essere di grande importanza per le valutazioni geologiche della roccia o dell’area in cui è stata ritrovata.
In Figura 2 si vede un’immagine di una roccia cristallina (calcite e pirite) inclinata di 10 gradi analizzata con il SEM da banco Semplor NANOS. Utilizzando il rilevatore degli elettroni retrodiffusi (back-scattered electrons o BSE) di alta qualità del NANOS è possibile individuare facilmente quali cristalli sono di calcite (cristalli di colore grigio più scuro) e quali di pirite (cristalli di colore grigio più chiaro) grazie ai diversi elementi presenti in questi cristalli. Il detector BSE rileva gli elettroni diffusi con un angolo molto piccolo dagli atomi del campione, quasi “riflessi” verso la colonna elettronica, e gli elementi più pesanti diffondono gli elettroni in questo modo molto meglio rispetto a quelli più leggeri: è così che si crea il contrasto composizionale delle immagini BSE che permette di distinguere la calcite, più leggera, dalla pirite, più pesante, anche quando si tratta di microinclusioni di un minerale nell’altro.
Ricostruzione in 3D della topografia del campione
Il rivelatore BSE di alta qualità del NANOS è un rivelatore a quattro quadranti con segmenti indipendenti completamente controllabili. Utilizzando questi segmenti in diverse combinazioni, anziché evidenziare la composizione elementale del campione, vengono generate immagini con un “effetto di ombreggiatura” che evidenzia la topografia delle facce dei cristalli da più direzioni. Si ottengono così le immagini di rugosità del campione di roccia cristallina. Utilizzando i quattro diversi segmenti, possiamo creare quattro diverse immagini topografiche con differenti “ombreggiature”, ottenendo un effetto simile a quello dello spostamento della sorgente luminosa nelle immagini ottiche.
Figura 3: ricostruzione della topografia del campione in Figura 2 ottenuta combinando quattro immagini BSE
Figura 4: mappa dell’altezza del campione in Figura 2 ottenuta combinando quattro immagini BSE
Con queste quattro immagini è possibile effettuare una ricostruzione 3D accurata della topografia della superficie, come si può vedere nelle Figure 3 e 4. La funzione di ricostruzione 3D sarà presto disponibile come modulo opzionale di Discover, la piattaforma software integrata di Semplor per il NANOS.
Ricostruzione topografica e oltre
Il microscopio elettronico a scansione NANOS è lo strumento adatto a studiare la morfologia microscopica di minerali e fossili, permettendo di ottenere immagini ad alta risoluzione della struttura cristallina e analisi delle composizioni micro-areali. Grazie al rilevatore BSE di ultima generazione del NANOS, un detector a 4 quadranti con segmenti indipendenti, è possibile creare immagini topografiche della superficie cristallina con un effetto di ombreggiatura. Questo evidenzia la rugosità e la geometria delle facce dei cristalli da diverse angolazioni. Combinando immagini provenienti dai vari segmenti, è possibile realizzare una ricostruzione 3D accurata della superficie della roccia, fornendo una visualizzazione dettagliata della profondità e della struttura. Questo approccio avanzato migliora la comprensione della topografia delle rocce cristalline e delle loro caratteristiche microscopiche.
Se si è interessati alla composizione chimica dei campioni in analisi, il NANOS integra un detector EDS per l’analisi spettrografica a raggi X dell’oggetto in esame. Per maggior informazioni sulla microanalisi EDS (o spettroscopia EDX) puoi leggere il nostro articolo a riguardo sul Science Journal oppure contattarci direttamente per richiedere una demo o un incontro virtuale con i nostri esperti.
