Rasterelektronenmikroskopie
Rasterelektronenmikroskopie
Das Rasterelektronenmikroskop - REM (engl.: „scanning electron microscope“: SEM) ermöglicht die Abbildung von Probenoberflächen, wobei eine bessere Auflösung (höhere Vergrößerung) und eine bessere Schärfentiefe im Vergleich zum Lichtmikroskop erzielt werden kann (Bild 1).
| Bild 1: | REM Zeiss Ultra 55 am Institut für Elektronenmikroskopie und Feinstrukturforschung der TU Graz, 2007; a: Elektronensäule, b: Probenkammer, c: Sekundärelektronendetektor, d: Rückstreuelektronendetektor; e: EDX-Detektor (Firma EDAX) |
Abbildungsprinzip: Eine Elektronenquelle (Wolframkathode, Lanthanhexaborid-Kathode oder Feldemissionskathode) erzeugt einen feinen Elektronenstrahl, der nach weiterer Verkleinerung mit Hilfe eines elektromagnetischen Linsensystems ein rechteckiges Feld auf einer Probenoberfläche punktweise abrastert (siehe Bild 2).
| Bild 2: | Abbildungsprinzip eines REM; Ein feiner Elektronenstrahl rastert die Probenoberfläche ab und simultan werden die dabei entstehenden Signalintensitäten als Graustufen auf einem Bildschirm dargestellt (je stärker das Signal desto heller der Bildpunkt). |
In den Punkten erzeugt der einfallende Elektronenstrahl (Primärelektronen, PE) verschiedene Signale, die zur Bildentstehung genutzt werden können (Bild 3): Sekundärelektronen (SE), Rückstreuelektronen (RE), Röntgenstrahlung (X) etc. Voraussetzung für den ungehinderten Strahlengang der Elektronen ist ein Vakuum in der Probenkammer (Hochvakuum beim konventionellen REM, andere Vakuumbereiche beim ESEM).
| Bild 3: | Schematische Darstellung der am meisten genutzten Signale, die von den Primärelektronen erzeugt werden. PE: Primärelektronen, SE: Sekundärelektronen, RE: Rückstreuelektronen, X: Röntgenstrahlung, E: Energie der Primärelektronen (Angabe in Kiloelektronenvolt: keV) |
Aufgrund der matrixartigen Erzeugung des Bildes ergibt sich die Definition der Vergrößerung (engl. Magnification: Mag) aus der Breite des Bildes bB und der Breite des abgerasterten Feldes bF:
Für die Rasterelektronenmikroskopie mögliche Werte der Vergrößerung liegen zwischen etwa 10x und 200.000x.