Análisis de imágenes: aplicación con microscopía SEM

 

Existe una gran variedad de aplicaciones que requiere el análisis de imágenes observadas por microscopía SEM, desde actividades de desarrollo hasta  las cotidianas de control de calidad, pasando incluso por investigación de nuevos productos.

La capacidad de la técnica radica en la posibilidad de medir y analizar imágenes de manera sistemática para obtener información correspondiente a distribuciones de parámetros cómo longitud, área, volumen calculado, esfericidad, angulo y cualquier otro susceptible de ser medido en diferentes formas que pueden ser partículas o granos, poros, fallas o cualquier otro de interés; se constituye así como una versátil herramienta en diferente áreas.

Áreas de aplicación 

Particularmente en la metalografía proporciona información en análisis de: tamaño de grado ASTM, espesor de recubrimiento y capas, distribución de tamaño y conteo de partículas, fracciones de área, porosidad, nodularidad, clasificación de tamaño en escamas entre otros. 

En las ciencias forenses el análisis de imágenes de microscopía SEM es una herramienta fundamental, ayudando a identificar distribución de tamaño de partícula característico,  patrones de dirección, morfologías características así como mediciones de longitud en micro o nano objetos, otras áreas como ciencias de la vida, semiconductores, ciencias farmacéuticas, petrografía , pinturas y recubrimientos por mencionar algunas, también se han beneficiado de las mismas potencialidades mencionadas para sus fines propios.

Para profundizar en una de las capacidades del análisis de imágenes de microscopía SEM, el análisis de distribución de tamaño de partícula es un buen ejemplo. Esta herramienta puede llegar a ser muy útil en las siguientes áreas:

  • Pinturas y recubrimientos: para verificar la distribución de aditivos sólidos en suspensiones después de aplicados los productos sobre superficies
  • Fármacos:   análisis de tamaño de formación y distribución de tamaño de partículas de micro encapsulados  
  • Sabores: caracterización de formación y distribución de fragancias y sabores micro encapsulados

Caso de estudio

Para demostrar la versatilidad del análisis de distribución de área, se analiza una imagen de microscopia SEM de alta resolución de nano partículas de oro, a 100,000 x de magnificación, capturada con un microscopio marca Coxem Inc. modelo EM 30 AXPlus perteneciente al laboratorio de microscopía electrónica de barrido SEM y análisis microelemental EDS de la compañía Intek Group, con el cual se prestan servicios y se realizan demostraciones a nuestros clientes:

Análisis de imágenes en microscopio SEM Benchtop Coxem EM 30AXPlus a 100.000 X de magnificación

Muestra de verificación Agar Scientific con distribución de partícula desde 5 nm hasta 30 nm

 

Al procesar la imagen electrónica en software de análisis de imagen, se obtiene una imagen con balance de contraste total blanco-negro como la siguiente: 

Análisis de Imágenes de nanopartículas de oro tomada por microscopio SEM Benchtop Coxem modelo EM30AX Plus

Imagen procesada de nanopartículas de oro tomada por microscopio SEM Benchtop Coxem modelo EM30AX Plus

Resultados

La cual es utilizada para calcular información de conteo de partículas, área de cada partícula, rangos y clases para así construir una distribución representada en un histograma de frecuencias y perfil de porcentaje acumulado como el siguiente: 

Análisis de imágenes de microscopía SEM. Porcentaje de acumulación y distribución de frecuencias

Distribución de área de nano partículas de oro analizadas en microscopio Coxem del laboratorio de microscopía SEM y análisis microelemental EDS de Intek Group

Que proporciona información de vital importancia en la investigación, desarrollo y control de calidad de nuevos productos, mejoramiento de propiedades de producto en una amplia variedad áreas industriales. 

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Elaborado por:

  • I.Q. Julian Manrique – Ingeniero de aplicaciones en Microscopía Electrónica de Barrido SEM
  • I.Q. Fabian Espinel – Líder de marca Coxem. 

  

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