Mario Nitsch. Elektronenmikroskopie

Transkript

1 Mario Nitsch Elektronenmikroskopie

2 Übersicht Aufbau Elektronenquelle Abbildungssystem Wechselwirkung der Probe mit Elektronen Detektoren/Signalarten Vergleich mit Lichtmikroskopie Quellen 2/9

3 Aufbau Quelle: [1] 3/9

4 Elektronenquelle punktförmig geringe Energiedifferenzen geringe Intensitätsschwankungen unterschiedliche Anforderungen ans Vakuum Werte aus [3] 4/9

5 Elektronenquelle punktförmig: 10 µm geringe Energiedifferenzen: ±3 ev geringe Intensitätsschwankungen: < 1% pro Stunde unterschiedliche Anforderungen ans Vakuum: 10 5 mbar thermische Emission cornell.edu/image/ spiefig5.jpg Werte aus [3] 4/9

6 Elektronenquelle punktförmig: < 10 nm geringe Energiedifferenzen: ±0,3 ev geringe Intensitätsschwankungen: > 10% pro Stunde unterschiedliche Anforderungen ans Vakuum: mbar thermische Emission Feld Emission cornell.edu/image/ spiefig5.jpg Werte aus [3] 4/9

7 Abbildungssystem magnetische Linsen Quelle: [2] 5/9

8 Abbildungssystem magnetische Linsen Scanner Quelle: [2] 5/9

9 Wechselwirkung der Probe mit e 6/9

10 Wechselwirkung der Probe mit e 6/9

11 Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen 6/9

12 Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen 6/9

13 Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen BSE Rückstreuelektronen 6/9

14 Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen BSE Rückstreuelektronen AE Auger Elektronen 6/9

15 Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen BSE Rückstreuelektronen AE Auger Elektronen X Röntgen Strahlung 6/9

16 Detektoren/Signalarten Quelle: [2] SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. 7/9

17 Detektoren/Signalarten Quelle: [1] SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. BSE Halbleiterdetektoren, Materialkontrast (N BSE Ordnungszahl) 7/9

18 Detektoren/Signalarten SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. BSE Halbleiterdetektoren, Materialkontrast (N BSE Ordnungszahl) BSE Phosphorschirms (Electron backscatter diffraction), Kristallographie 7/9

19 Detektoren/Signalarten SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. BSE Halbleiterdetektoren, Materialkontrast (N BSE Ordnungszahl) BSE Phosphorschirms (Electron backscatter diffraction), Kristallographie AE Halbleiterdetektoren (energieauflgelöst), Materialanalyse 7/9

20 weitere Detektoren/Signalarten X EDX / WDX, Material 7/9

21 weitere Detektoren/Signalarten X EDX / WDX, Material γ elliptischer Hohlspiegel+Photospektrometer, Kathodolumineszenz, Intern- und Defektstruktur, sowie Spurenelemente 7/9

22 weitere Detektoren/Signalarten X EDX / WDX, Material γ elliptischer Hohlspiegel+Photospektrometer, Kathodolumineszenz, Intern- und Defektstruktur, sowie Spurenelemente I Probenstrom 7/9

23 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

24 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

25 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

26 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

27 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x x 1 10x 2 000x Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

28 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

29 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1, nm mit UV bis 100 nm Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

30 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1, nm mit UV bis 100 nm Schäfrentiefe 30 µm bei 1000x 0.1 µm at 1000x Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

31 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1, nm mit UV bis 100 nm Schäfrentiefe 30 µm bei 1000x 0.1 µm at 1000x Fokusierung elektronisch Mechanisch Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

32 Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ nm λ nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1, nm mit UV bis 100 nm Schäfrentiefe 30 µm bei 1000x 0.1 µm at 1000x Fokusierung elektronisch Mechanisch Bilder SE, BSE, X-Ray, etc. Durch- & Auflicht Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9

33 Vergleich mit Lichtmikroskopie 8/9

34 Quellen [1] K. Niederauer und W. Schäfer: Das Rasterelektronenmikroskop, Phy. in unserer Zeit, 16, 6, dx.doi.org/ /piuz , (1985) [2] L. Reimer und P.W. Hawkes: Scanning Electron Microscopy, Springer, Berlin, Heidelberg ISBN , (1998) [3] Jeol: SEM A To Z light, docs/jeol/sem/sem_a_to_z_light.pdf [4] C. Ettl: Hochauflösendes Rasterelektronenmikroskop. (2002) 9/9

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