Umgebungs-REM - Versionsgeschichte

Oluschinski am 9. Januar 2026 um 09:14 Uhr

2026-01-09T09:14:23Z

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	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Umgebungs-REM</span> (Autor: Dr. A. Zankel)		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Umgebungs-REM</span> (Autor: Dr. A. Zankel)

Loeffler-Kamann am 11. Juli 2024 um 07:57 Uhr

2024-07-11T07:57:30Z

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	== „Low Vacuum“-Modus (Abbildung nicht leitfähiger Proben ohne Präparation) ==		== „Low Vacuum“-Modus (Abbildung nicht leitfähiger Proben ohne Präparation) ==

	In der Probenkammer wird ein Druck zwischen etwa 0,1 und 1,5 Torr (1 Torr = 133 Pa) realisiert. Hier ist das Vakuum noch ausreichend, um einen großen Anteil von nicht gestreuten Primärelektronen zu gewährleisten. Der Sinn dieses „schlechteren“ Vakuums ist die Neutralisation potentieller Aufladungen auf der Probenoberfläche verursacht durch die Primärelektronen. In '''Bild 2''' ist das Prinzip schematisch dargestellt. Die Primärelektronen erreichen die Probenoberfläche. Aus der [[Oberfläche]] austretende Sekundärelektronen werden zum Detektor hin beschleunigt. Am Weg dorthin haben sie die Möglichkeit, Gasmoleküle zu ionisieren. Dies hat einen zweifachen Vorteil: erstens wird die Anzahl der zum Detektor gelangenden Elektronen lawinenartig vermehrt (Signalverstärkung) und zweitens dienen die dabei entstehenden positiven Ionen dazu, auf der Probenoberfläche potentiell auftretende negative Aufladungen zu neutralisieren.		In der Probenkammer wird ein Druck zwischen etwa 0,1 und 1,5 Torr (1 Torr ≈ 133 Pa) realisiert. Hier ist das Vakuum noch ausreichend, um einen großen Anteil von nicht gestreuten Primärelektronen zu gewährleisten. Der Sinn dieses „schlechteren“ Vakuums ist die Neutralisation potentieller Aufladungen auf der Probenoberfläche verursacht durch die Primärelektronen. In '''Bild 2''' ist das Prinzip schematisch dargestellt. Die Primärelektronen erreichen die Probenoberfläche. Aus der [[Oberfläche]] austretende Sekundärelektronen werden zum Detektor hin beschleunigt. Am Weg dorthin haben sie die Möglichkeit, Gasmoleküle zu ionisieren. Dies hat einen zweifachen Vorteil: erstens wird die Anzahl der zum Detektor gelangenden Elektronen lawinenartig vermehrt (Signalverstärkung) und zweitens dienen die dabei entstehenden positiven Ionen dazu, auf der Probenoberfläche potentiell auftretende negative Aufladungen zu neutralisieren.

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	Der „Low Vacuum“-Modus ermöglicht die Abbildung elektrisch nicht leitender Materialien (z. B. [[Polymer]]e) mittels Sekundärelektronen (SE) und Rückstreuelektronen (RE) z. B. zur morphologischen Charakterisierung ('''Bild 3'''). Darüber hinaus ist dieser Modus grundlegend für dynamische Untersuchungen an derartigen Materialien (vgl. [[Peelvorgang\|In-situ-Peeltest]], [[In-situ-Zugversuch im ESEM mit SEA]], [[In-situ-Ultramikrotomie]]~~...~~) verwendbar.		Der „Low Vacuum“-Modus ermöglicht die Abbildung elektrisch nicht leitender Materialien (z. B. [[Polymer]]e) mittels Sekundärelektronen (SE) und Rückstreuelektronen (RE) z. B. zur morphologischen Charakterisierung ('''Bild 3'''). Darüber hinaus ist dieser Modus grundlegend für dynamische Untersuchungen an derartigen Materialien (vgl. [[Peelvorgang\|In-situ-Peeltest]], [[In-situ-Zugversuch im ESEM mit SEA]], [[In situ Ultramikrotomie\|In-situ-Ultramikrotomie]]) verwendbar.

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	== ESEM-Modus (Abbildung feuchter Proben) ==		== ESEM-Modus (Abbildung feuchter Proben) ==

	In der Probenkammer wird ein Druck zwischen etwa 4,5 und 10 Torr (1 Torr = 133 Pa) realisiert. Durch gleichzeitiges Kühlen (z. B. mittels eines Peltierkühltisches) einer zu untersuchenden Probe ist es möglich, entweder Feuchtigkeit zu erzeugen (Kondensationsexperimente) oder sogar feuchte Proben zu untersuchen. In '''Bild 4''' ist die Probenoberfläche einer Polyethersulfonmembran zu sehen, an der das Feuchtigkeitsverhalten studiert werden kann. Im ESEM-Modus können auch Heizversuche bis etwa 1500 °C durchgeführt werden, worauf hier nicht weiter eingegangen wird.		In der Probenkammer wird ein Druck zwischen etwa 4,5 und 10 Torr (1 Torr ≈ 133 Pa) realisiert. Durch gleichzeitiges Kühlen (z. B. mittels eines Peltierkühltisches) einer zu untersuchenden Probe ist es möglich, entweder Feuchtigkeit zu erzeugen (Kondensationsexperimente) oder sogar feuchte Proben zu untersuchen. In '''Bild 4''' ist die Probenoberfläche einer Polyethersulfonmembran zu sehen, an der das Feuchtigkeitsverhalten studiert werden kann. Im ESEM-Modus können auch Heizversuche bis etwa 1500 °C durchgeführt werden, worauf hier nicht weiter eingegangen wird.

	[[Datei:Esem_in-situ.jpg\|500px]]		[[Datei:Esem_in-situ.jpg\|500px]]
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	\|width="50px"\|'''Bild 4''':		\|width="50px"\|'''Bild 4''':
	\|width="600px" \|Folge von ESEM-Bildern zur ~~in-~~situ-Charakterisierung des Trocknungsprozess einer Polyethersulfonmembran. a) nasse Membran, b) Beginn der Trocknung, c) Trocknung der großen Poren, d) Ende des Trocknungsprozess (ESEM Quanta 600 FEG, Druck: 5,5–6,5 Torr, Elektronenenergie 20 keV.		\|width="600px" \|Folge von ESEM-Bildern zur In ''situ'' Charakterisierung des Trocknungsprozess einer Polyethersulfonmembran. a) nasse Membran, b) Beginn der Trocknung, c) Trocknung der großen Poren, d) Ende des Trocknungsprozess (ESEM Quanta 600 FEG, Druck: 5,5–6,5 Torr, Elektronenenergie 20 keV.
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Oluschinski am 22. Juni 2023 um 06:20 Uhr

2023-06-22T06:20:47Z

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	\|[7]		\|[7]
	\|Nachtnebel, M., Fitzek, H., Mayrhofer, C., Chernev, B., Pölt, P.: Spatial Localization of Membrane Degradation by in situ Wetting and Drying of Membranes in the Scanning Electron Microscope. Journal of Membrane Science 503 (2016) 81–89 ([http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2015.12.046 Link])		\|Nachtnebel, M., Fitzek, H., Mayrhofer, C., Chernev, B., Pölt, P.: Spatial Localization of Membrane Degradation by in situ Wetting and Drying of Membranes in the Scanning Electron Microscope. Journal of Membrane Science 503 (2016) 81–89 ([http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2015.12.046 Link]) (Zugriff am 30.03.2023)
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	[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]		[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]
	[[Kategorie:Gastbeiträge]]		[[Kategorie:Gastbeiträge]]

Posch am 15. Mai 2020 um 12:50 Uhr

2020-05-15T12:50:04Z

← Nächstältere Version		Version vom 15. Mai 2020, 14:50 Uhr
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	{{PSM_Infobox}}		{{PSM_Infobox}}
	<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Umgebungs-REM</span>		<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">Umgebungs-REM</span> (Autor: Dr. A. Zankel)
	[[Datei:FELMI_ZFE.PNG\| 100px \|thumb \|[http://www.felmi-zfe.tugraz.at/ FELMI-ZFE]]]		[[Datei:FELMI_ZFE.PNG\| 100px \|thumb \|[http://www.felmi-zfe.tugraz.at/ FELMI-ZFE]]]
	__FORCETOC__		__FORCETOC__
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	Sowohl im Low Vacuum-Modus als auch im ESEM-Modus können chemische Analysen mittels [[Energiedispersive Röntgenspektroskopie\|EDX]] durchgeführt werden, wobei bei der Auswertung aufgrund des Abbildungsgases spezielle Korrekturen angewandt werden müssen.		Sowohl im Low Vacuum-Modus als auch im ESEM-Modus können chemische Analysen mittels [[Energiedispersive Röntgenspektroskopie\|EDX]] durchgeführt werden, wobei bei der Auswertung aufgrund des Abbildungsgases spezielle Korrekturen angewandt werden müssen.

			'''Danksagung'''
			{\|
			\|-valign="top"
			\|Die Herausgeber des Lexikons danken Dr. A. Zankel, [https://www.felmi-zfe.at/ Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik (FELMI) und Zentrum für Elektronenmikroskopie (ZFE) Graz] für den Gastbeitrag.
			\|}

	'''Literaturhinweise'''		'''Literaturhinweise'''
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	[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]		[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]
			[[Kategorie:Gastbeiträge]]

Posch am 14. Mai 2020 um 12:55 Uhr

2020-05-14T12:55:37Z

← Nächstältere Version		Version vom 14. Mai 2020, 14:55 Uhr
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	\|[3]		\|[3]
	\|Michler, G. H.: Electron Microscopy of Polymers. Springer Verlag, Berlin (2008) (ISBN 978-3-540-36350-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 1)		\|[[Michler,_Goerg_Hannes\|Michler, G. H.]]: Electron Microscopy of Polymers. Springer Verlag, Berlin (2008) (ISBN 978-3-540-36350-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 1)
	\|-valign="top"		\|-valign="top"
	\|[4]		\|[4]

Oluschinski am 13. August 2019 um 09:03 Uhr

2019-08-13T09:03:44Z

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	\|[7]		\|[7]
	\|Nachtnebel, M., Fitzek, H., Mayrhofer, C., Chernev, B., Pölt, P.: Spatial ~~localization~~ of ~~membrane degradation~~ by in situ ~~wetting~~ and ~~drying~~ of ~~membranes~~ in the ~~scanning electron microscope~~. Journal of Membrane Science 503 (2016) 81–89 ([http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2015.12.046 Link])		\|Nachtnebel, M., Fitzek, H., Mayrhofer, C., Chernev, B., Pölt, P.: Spatial Localization of Membrane Degradation by in situ Wetting and Drying of Membranes in the Scanning Electron Microscope. Journal of Membrane Science 503 (2016) 81–89 ([http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2015.12.046 Link])
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	[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]		[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]

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Umgebungs-REM
[[Datei:FELMI_ZFE.PNG| 100px |thumb |[http://www.felmi-zfe.tugraz.at/ FELMI-ZFE]]]
__FORCETOC__
==Allgemeines==
Die hier beschriebene Methode hat sowohl in der deutschsprachigen als auch in der englischsprachigen Literatur unterschiedliche Bezeichnungen, was u. a. auf unterschiedliche Herstellerfirmen zurückzuführen ist. Das charakteristische Merkmal dieser rasterelektronenmikroskopischen Methode ('''Bild 1''') ist das deutlich geringere Vakuum (höherer Druck) in der Mikroskopkammer im Vergleich zu einem konventionellen [[Rasterelektronenmikroskopie|Rasterelektronenmikroskop]] (10-4–10- 7 Torr).

[[Datei:Esem.jpg|350px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1''':
|width="600px" |ESEM Quanta 200 von FEI am Institut für Elektronenmikroskopie und Nanoanalytik der TU Graz, 2003; a: Elektronensäule, b: Probenkammer, c: EDX-Detektor mit Stickstoffdewar
|}

Typischerweise können mittels eines differenziellen Pumpsystems zwei Arbeitsbereiche (Druckbereiche) realisiert werden:

== „Low Vacuum“-Modus (Abbildung nicht leitfähiger Proben ohne Präparation) ==

In der Probenkammer wird ein Druck zwischen etwa 0,1 und 1,5 Torr (1 Torr = 133 Pa) realisiert. Hier ist das Vakuum noch ausreichend, um einen großen Anteil von nicht gestreuten Primärelektronen zu gewährleisten. Der Sinn dieses „schlechteren“ Vakuums ist die Neutralisation potentieller Aufladungen auf der Probenoberfläche verursacht durch die Primärelektronen. In '''Bild 2''' ist das Prinzip schematisch dargestellt. Die Primärelektronen erreichen die Probenoberfläche. Aus der [[Oberfläche]] austretende Sekundärelektronen werden zum Detektor hin beschleunigt. Am Weg dorthin haben sie die Möglichkeit, Gasmoleküle zu ionisieren. Dies hat einen zweifachen Vorteil: erstens wird die Anzahl der zum Detektor gelangenden Elektronen lawinenartig vermehrt (Signalverstärkung) und zweitens dienen die dabei entstehenden positiven Ionen dazu, auf der Probenoberfläche potentiell auftretende negative Aufladungen zu neutralisieren.

[[Datei:Esem_bildentstehung.jpg|400px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2''':
|width="600px" |Bildentstehung im ESEM. Die negativ geladenen Elektronen werden in einer Lawine vermehrt (Bewegung zum Detektor). Positive Ionen (Bewegung in Richtung Probenoberfläche) neutralisieren potentielle Aufladungen der Probenoberfläche.
|}

Der „Low Vacuum“-Modus ermöglicht die Abbildung elektrisch nicht leitender Materialien (z. B. [[Polymer]]e) mittels Sekundärelektronen (SE) und Rückstreuelektronen (RE) z. B. zur morphologischen Charakterisierung ('''Bild 3'''). Darüber hinaus ist dieser Modus grundlegend für dynamische Untersuchungen an derartigen Materialien (vgl. [[Peelvorgang|In-situ-Peeltest]], [[In-situ-Zugversuch im ESEM mit SEA]], [[In-situ-Ultramikrotomie]]...) verwendbar.

[[Datei:Esem_gummi.jpg|700px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 3''':
|width="600px" |Oberflächencharakterisierung von Gummi. a) SE-Bild (Topographiekontrast) b) RE-Bild (Materialkontrast)
|}

== ESEM-Modus (Abbildung feuchter Proben) ==

In der Probenkammer wird ein Druck zwischen etwa 4,5 und 10 Torr (1 Torr = 133 Pa) realisiert. Durch gleichzeitiges Kühlen (z. B. mittels eines Peltierkühltisches) einer zu untersuchenden Probe ist es möglich, entweder Feuchtigkeit zu erzeugen (Kondensationsexperimente) oder sogar feuchte Proben zu untersuchen. In '''Bild 4''' ist die Probenoberfläche einer Polyethersulfonmembran zu sehen, an der das Feuchtigkeitsverhalten studiert werden kann. Im ESEM-Modus können auch Heizversuche bis etwa 1500 °C durchgeführt werden, worauf hier nicht weiter eingegangen wird.

[[Datei:Esem_in-situ.jpg|500px]]
{|
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 4''':
|width="600px" |Folge von ESEM-Bildern zur in-situ-Charakterisierung des Trocknungsprozess einer Polyethersulfonmembran. a) nasse Membran, b) Beginn der Trocknung, c) Trocknung der großen Poren, d) Ende des Trocknungsprozess (ESEM Quanta 600 FEG, Druck: 5,5–6,5 Torr, Elektronenenergie 20 keV.
|}

Sowohl im Low Vacuum-Modus als auch im ESEM-Modus können chemische Analysen mittels [[Energiedispersive Röntgenspektroskopie|EDX]] durchgeführt werden, wobei bei der Auswertung aufgrund des Abbildungsgases spezielle Korrekturen angewandt werden müssen.

'''Literaturhinweise'''
{|
|-valign="top"
|[1]
|Goldstein, J., Newbury, D., Joy, D., Lyman, Ch., Echlin, P., Lifshin, E., Sawyer, L., Michael, J.: Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. Kluwer Academic / Plenum Publishers (2003) (ISBN 0-306-47292-9)
|-valign="top"
|[2]
|Reimer, L.: Scanning Electron Microscopy. 2nd Edition, Springer Verlag, Berlin Heidelberg (1998) (ISBN 3-540-63976-4)
|-valign="top"
|[3]
|Michler, G. H.: Electron Microscopy of Polymers. Springer Verlag, Berlin (2008) (ISBN 978-3-540-36350-7; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 1)
|-valign="top"
|[4]
|Michler, G. H., Lebek, W.: Ultramikrotomie in der Materialforschung. Carl Hanser Verlag, München Wien (2004) (ISBN 3-446-22721-0; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter F 5)
|-valign="top"
|[5]
|Stokes, D.: Principles and Practice of Variable Pressure/Environmental Scanning Electron Microscopy (VP-ESEM). Wiley 2008 (ISBN 978-0-470-06540-2)
|-valign="top"
|[6]
|Reingruber, H., Zankel, A., Pölt, P.: Filtration Membranes, Water and the ESEM. Imaging & Microscopy, GIT-Verlag (2011) 3, S. 18–21
|-valign="top"
|[7]
|Nachtnebel, M., Fitzek, H., Mayrhofer, C., Chernev, B., Pölt, P.: Spatial localization of membrane degradation by in situ wetting and drying of membranes in the scanning electron microscope. Journal of Membrane Science 503 (2016) 81–89 ([http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2015.12.046 Link])
|}

[[Kategorie:Morphologie und Mikromechanik]]