Tiefenschärfe Mikroskop

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Tiefenschärfe Mikroskop (Schärfentiefe)

Mikroskopische Methoden

Zur Charakterisierung der Struktur und Morphologie von Kunststoffen werden in der Kunststoffprüfung und Diagnostik die Methoden der Licht- und Elektronenmikroskopie eingesetzt. Dabei werden die nachfolgenden Untersuchungsmethoden bevorzugt verwendet:

• Elektronenmikroskopie
• Energiedispersive Röntgenspektroskopie – EDX
• In situ Ultramikrotomie
• Low-Vacuum-Rasterelektronenmikroskopie (siehe Umgebungs-REM)
• Mikrotomie
• Rasterkraftmikroskopie
• Rasterelektronenmikroskopie
• Ultramikrotomie
• Umgebungs-REM (ESEM)
• Transmissionselektronenmikroskopie

Die optische Leistungsfähigkeit von Mikroskopen wird durch die folgenden Parameter charakterisiert [1]:

• Auflösungsvermögen
• Förderliche Vergrößerung
• Schärfentiefe

Die Schärfentiefe

Die Schärfentiefe T eines Mikroskops ergibt sich aus der Beleuchtungsapertur α und dem Auflösungsvermögen δ (siehe Bild 1), nach [2, 3]:

Bild 1:

Zusammenhang zwischen Beleuchtungsapertur α und dem Auflösungsvermögen δ eines Mikroskops

$tg\alpha ={\frac {\frac {\delta }{2}}{\frac {T}{2}}}={\frac {\delta }{T}};\ T\approx {\frac {\delta }{\alpha }}$

(1)

mit

$\delta ={\frac {\lambda }{n\cdot sin\alpha }}$

ergibt sich für n = 1 und kleine Werte von α:

$T=\delta \cdot {\sqrt {({\frac {\delta }{\lambda }})^{2}-1}}$

(2)

Zusammenhang zwischen Schärfentiefe, Förderlicher Vergrößerung und Auflösungsvermögen

Die Beziehungen zwischen förderlicher Vergrößerung V_förd, Auflösungsvermögen δ und Schärfentiefe T sind in Bild 2 für Rasterelektronenmikroskope (Apertur 10^-2 bzw. 10^-3) und Lichtmikroskope angegeben (nach [2, 3]).

Bild 2:

Zusammenhänge zwischen Schärfentiefe T, förderlicher Vergrößerung Vförd und Auflösungsvermögen δ für Rasterelektronenmikroskope (REM) (Apertur 10-2 bzw. 10-3) und Lichtmikroskope (LM); nach [2, 3]

In [1] sind einige ausgewählte Werte-Tripel, welche die üblichen Arbeitsbereiche von TEM, REM und LM abdecken, zusammengestellt.

Literaturhinweise

[1]	Kämpf, G.: Charakterisierung von Kunststoffen mit physikalischen Methoden. Verfahren und praktische Anwendung. Carl Hanser Verlag, München Wien (1982), S. 19–21, (ISBN 3-446-13382-8; siehe AMK-Büchersammlung unter D 4)
[2]	Reimer, L., Pfefferkorn, G.: Raster-Elektronenmikroskopie. Springer Berlin, Heidelberg, New York, 2. Auflage (1977) (ISBN 978-3-540-08154-8; E-Book: ISBN 978-3-642-81112-8)
[3]	Pfefferkorn, G.: Das Rasterverfahren in der Elektronenmikroskopie. Mikroskopie (Wien) 34 (1978), 80–112