{"id":1042,"date":"2020-09-20T11:36:12","date_gmt":"2020-09-20T16:36:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.smls.mx\/?page_id=1042"},"modified":"2020-09-20T16:47:23","modified_gmt":"2020-09-20T21:47:23","slug":"imagenes-microscopia-y-tomografia","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/smls.mx\/?page_id=1042","title":{"rendered":"Im\u00e1genes, microscop\u00eda y tomograf\u00eda"},"content":{"rendered":"\t\t
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La obtenci\u00f3n de im\u00e1genes es un importante tema de investigaci\u00f3n con luz sincrotr\u00f3n. Los m\u00e9todos son muy diversos, y consisten en el empleo combinado las ventajas de los efectos de absorci\u00f3n, dispersi\u00f3n, interferencia y difracci\u00f3n de la luz sincrotr\u00f3n a escala microsc\u00f3pica. La microscop\u00eda maneja tambi\u00e9n haces de luz de energ\u00eda sintonizada para obtener im\u00e1genes empleando luz infrarroja y rayos X. Por ello, la microscop\u00eda con luz sincrotr\u00f3n no solo proporciona im\u00e1genes de la estructura de la muestra en la escala nanom\u00e9trica, sino que proporciona informaci\u00f3n de los elementos qu\u00edmicos que la componen. A continuaci\u00f3n, les exponemos algunos ejemplos de su aplicaci\u00f3n.<\/span><\/p>

El sincrotr\u00f3n ESRF de Grenoble se ha usado para el esclarecimiento del origen y las caracter\u00edsticas de objetos hist\u00f3ricos y del patrimonio cultural mundial. Un ejemplo es el empleo de la microscop\u00eda de fluorescencia de rayos X para estudiar la tinta de carb\u00f3n sobre un papiro egipcio antiguo, en el que se identific\u00f3 el contenido de cobre (Cu) [6]. En este estudio se identificaron las zonas del escrito con contenido de cobre. Se hizo un barrido de las energ\u00edas del borde de absorci\u00f3n de Cu, pixel por pixel, y se obtuvo el espectro de m-XANES. Mediante la forma del espectro se pudo identificar los compuestos cuprita (Cu2O), azurita (Cu3[CO3]2[OH]2) y malaquita (Cu2CO3[OH]2). Como resultado del estudio se concluy\u00f3 que las tintas se obtuvieron de residuos metal\u00fargicos, y fueron los mismos durante unos 300 a\u00f1os. En la figura 7<\/strong> se muestran las im\u00e1genes de la escritura sobre el papiro, los mapas de m-XRF y los espectros de m-XANES de una muestra estudiada en [6].<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Figura 7.<\/strong> (A) Imagen de luz visible de una muestra. (B) Mapas de macro y micro XRF de Cu. Las \u00e1reas donde se recolectaron los espectros XANES est\u00e1n resaltadas. (C) Espectros XANES promedio del \u00e1rea 2 y su descomposici\u00f3n por combinaci\u00f3n lineal de espectros de compuestos conocidos [6].<\/span><\/p>

Una variante m\u00e1s compleja es la microscop\u00eda de rayos X de transmisi\u00f3n y barrido (STXM). En una medici\u00f3n t\u00edpica por STXM, en cada pixel se obtiene el espectro energ\u00e9tico de del borde de absorci\u00f3n de inter\u00e9s en la investigaci\u00f3n. Con STXM se investig\u00f3 la orientaci\u00f3n preferencial de mol\u00e9culas polares de una seda de ara\u00f1a y se compar\u00f3 con la del capullo del gusano de seda, y se relacion\u00f3 con las propiedades mec\u00e1nicas de ambos tipos de seda [7].<\/span><\/p>

Se ha demostrado que la velocidad de producci\u00f3n del filamento por la ara\u00f1a afecta las propiedades mec\u00e1nicas de la seda. Como estas propiedades son resultado de la microestructura, se emple\u00f3 la STXM para estudiar la estructura y la polarizaci\u00f3n de las mol\u00e9culas en el monofilamento de seda, que se llama dragalina. En el trabajo [7] se compararon los resultados de esta estructura en dragalina hilada a dos velocidades diferentes, la empleada en la construcci\u00f3n de la telara\u00f1a (0.5 cm \/ s), y la que produce la ara\u00f1a para descenso vertical (10 cm \/ s). Los experimentos se realizaron en la Advanced Light Source (ALS) de Berkeley, California, Estados Unidos.<\/span><\/p>

Los espectros de estructura fina de absorci\u00f3n de rayos X polarizados cerca del borde (NEXAFS) se obtuvieron para dos orientaciones perpendiculares entre s\u00ed respecto del vector campo el\u00e9ctrico de los rayos X del haz del sincrotr\u00f3n, como se muestra en la figura 8<\/strong>. Despu\u00e9s se relacion\u00f3 esa polarizaci\u00f3n con la direcci\u00f3n del monofilamento de seda. A partir de esos experimentos se comprob\u00f3 que la fibra de tracci\u00f3n lenta tiene una fracci\u00f3n de dominios con la prote\u00edna altamente orientada mayor en la fibra de tracci\u00f3n r\u00e1pida. En comparaci\u00f3n, la seda del capullo del gusano de seda Bombyx mori presenta una distribuci\u00f3n de orientaci\u00f3n de las prote\u00ednas m\u00e1s estrecha. La combinaci\u00f3n de resistencia-extensibilidad que se encuentra en la seda de dragalina de ara\u00f1a se atribuye a orientaci\u00f3n m\u00e1s homog\u00e9nea de dominios altamente interdigitados y no orientados.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Figura 8.<\/strong> Izquierda: Espectros polarizados tipo NEXAFS del carbono C 1s de las prote\u00ednas de una fibra de seda de dragalina hilada a 0.5 cm \/ s con el eje de la fibra orientado a 90\u00b0 (A\u22a5) y 0\u00b0 (A |) con respecto a la vector el\u00e9ctrico de la luz de rayos X (ver imagen insertada). Centro y derecha: Mapas codificados por colores de la polarizaci\u00f3n de las prote\u00ednas de la seda de ara\u00f1a producidas a las velocidades que se dan en la franja de arriba de las figuras. Las regiones altamente orientadas est\u00e1n en rojo, las regiones moderadamente orientadas en verde y regiones no orientadas en azul. Regiones de 5 \u00b5m de ancho.<\/span><\/p>

Otro ejemplo todav\u00eda m\u00e1s complejo: las microtomograf\u00edas. En los sincrotrones se realiza tomograf\u00eda con haces microsc\u00f3picos. Una tomograf\u00eda se realiza con radiograf\u00edas m\u00e1s o menos est\u00e1ndar de rayos X, que se toman en varias orientaciones diferentes.\u00a0 Despu\u00e9s se construye una imagen tridimensional del interior de la muestra a partir de la serie de im\u00e1genes bidimensionales o tomogramas. El proceso es semejante a una tomograf\u00eda computarizada en un hospital, que escanea al paciente desde varios \u00e1ngulos para producir un \u201cTAC\u201d en la t\u00e9cnica m\u00e9dica. Por ejemplo, la tomograf\u00eda puede determinar tensiones internas y grietas dentro de objetos tecnol\u00f3gicos o de muestras arqueol\u00f3gicas, por citar algunos ejemplos.<\/span><\/p>

El reforzado de compuestos cementosos con fibras de alto rendimiento influye significativamente en el endurecimiento general del comp\u00f3sito en comparaci\u00f3n con el hormig\u00f3n convencional. El an\u00e1lisis no destructivo del da\u00f1o a microescala, incluido el agrietamiento causado por procesos expansivos internos a largo plazo, resultantes de la corrosi\u00f3n, se puede realizar con la micro tomograf\u00eda computarizada de rayos X (\u03bcCT) basada en sincrotr\u00f3n. En el trabajo [8] se hizo el estudio no destructivo de compuestos cementosos endurecibles por deformaci\u00f3n (SHCC) agrietados. Los resultados tomogr\u00e1ficos revelaron el comportamiento progresivo de iniciaci\u00f3n y propagaci\u00f3n de microfisuras durante la carga de tracci\u00f3n directa. La mezcla SHCC mostr\u00f3 mayor resistencia a agrietarse en comparaci\u00f3n con los compuestos cementosos no reforzados con fibras. La figura 9<\/strong> presenta dos tomogramas de las mezclas de cemento sin y con reforzamiento con fibras de [8].<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Figura 9.<\/strong> Tomogramas en el plano horizontal que muestran el da\u00f1o inducido por la corrosi\u00f3n de la matriz de cemento [8]. La prueba de esfuerzo se realiz\u00f3 por tensi\u00f3n y la corrosi\u00f3n se produjo con una varilla de acero penetrante en la mezcla y despu\u00e9s extruida: (a) formaci\u00f3n de grietas en el compuesto cementoso simple reforzado (PCC-P), indicadas por flechas; (b) ausencia de grietas extensivas en el cemento reforzado por fibras (SHCC). Los tomogramas se presentan en falso color.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La obtenci\u00f3n de im\u00e1genes es un importante tema de investigaci\u00f3n con luz sincrotr\u00f3n. Los m\u00e9todos son muy diversos, y consisten en el empleo combinado las ventajas de los efectos de absorci\u00f3n, dispersi\u00f3n, interferencia y difracci\u00f3n de la luz sincrotr\u00f3n a escala microsc\u00f3pica. La microscop\u00eda maneja tambi\u00e9n haces de luz de energ\u00eda sintonizada para obtener im\u00e1genes empleando luz infrarroja y rayos<\/p>\n

Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n

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