Mario Nitsch Elektronenmikroskopie
Übersicht Aufbau Elektronenquelle Abbildungssystem Wechselwirkung der Probe mit Elektronen Detektoren/Signalarten Vergleich mit Lichtmikroskopie Quellen 2/9
Aufbau Quelle: [1] 3/9
Elektronenquelle punktförmig geringe Energiedifferenzen geringe Intensitätsschwankungen unterschiedliche Anforderungen ans Vakuum Werte aus [3] 4/9
Elektronenquelle punktförmig: 10 µm geringe Energiedifferenzen: ±3 ev geringe Intensitätsschwankungen: < 1% pro Stunde unterschiedliche Anforderungen ans Vakuum: 10 5 mbar thermische Emission http://www.cnf. cornell.edu/image/ spiefig5.jpg Werte aus [3] 4/9
Elektronenquelle punktförmig: < 10 nm geringe Energiedifferenzen: ±0,3 ev geringe Intensitätsschwankungen: > 10% pro Stunde unterschiedliche Anforderungen ans Vakuum: 10 10 mbar thermische Emission Feld Emission http://www.cnf. cornell.edu/image/ spiefig5.jpg Werte aus [3] 4/9
Abbildungssystem magnetische Linsen Quelle: [2] 5/9
Abbildungssystem magnetische Linsen Scanner Quelle: [2] 5/9
Wechselwirkung der Probe mit e 6/9
Wechselwirkung der Probe mit e 6/9
Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen 6/9
Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen 6/9
Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen BSE Rückstreuelektronen 6/9
Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen BSE Rückstreuelektronen AE Auger Elektronen 6/9
Wechselwirkung der Probe mit e PE Primärelektronen SE Sekundärelektronen BSE Rückstreuelektronen AE Auger Elektronen X Röntgen Strahlung 6/9
Detektoren/Signalarten Quelle: [2] SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. 7/9
Detektoren/Signalarten Quelle: [1] SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. BSE Halbleiterdetektoren, Materialkontrast (N BSE Ordnungszahl) 7/9
Detektoren/Signalarten http://www.ifw-dresden.de/typo3temp/pics/970d58b988.jpg SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. BSE Halbleiterdetektoren, Materialkontrast (N BSE Ordnungszahl) BSE Phosphorschirms (Electron backscatter diffraction), Kristallographie 7/9
Detektoren/Signalarten http://www.stanford.edu/group/snl/assets/aes.jpg SE Everhart-Thornley-Detektor, topographische Abb. BSE Halbleiterdetektoren, Materialkontrast (N BSE Ordnungszahl) BSE Phosphorschirms (Electron backscatter diffraction), Kristallographie AE Halbleiterdetektoren (energieauflgelöst), Materialanalyse 7/9
weitere Detektoren/Signalarten X EDX / WDX, Material 7/9
weitere Detektoren/Signalarten X EDX / WDX, Material γ elliptischer Hohlspiegel+Photospektrometer, Kathodolumineszenz, Intern- und Defektstruktur, sowie Spurenelemente 7/9
weitere Detektoren/Signalarten X EDX / WDX, Material γ elliptischer Hohlspiegel+Photospektrometer, Kathodolumineszenz, Intern- und Defektstruktur, sowie Spurenelemente I Probenstrom 7/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x 900 000x 1 10x 2 000x Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x 900 000x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x 900 000x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1,2 1 10 nm mit UV bis 100 nm Tabelle aus [1] 1 Wert aus [4] 8/9
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x 900 000x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1,2 1 10 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
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x 900 000x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1,2 1 10 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
Vergleich mit Lichtmikroskopie Größe SEM Lichtmikroskop Strahl Elektronen Photonen Wellenlänge λ 0.05 0.005 nm λ 200 750 nm Linsen zur Aperturverkleinerung optischen Abbildung Bilderzeugnung Rastern optischen Abbildung Vergrößerung 10x 900 000x 1 10x 2 000x einstellbar elektronisch andere Optik laterale Auflösung 1,2 1 10 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
Vergleich mit Lichtmikroskopie http://emu.arsusda.gov/snowsite/light_and_lt-sem/default.html 8/9
Quellen [1] K. Niederauer und W. Schäfer: Das Rasterelektronenmikroskop, Phy. in unserer Zeit, 16, 6, 180 190 dx.doi.org/10.1002/piuz.19850160603, (1985) [2] L. Reimer und P.W. Hawkes: Scanning Electron Microscopy, Springer, Berlin, Heidelberg ISBN 978-3-540-63976-3, (1998) [3] Jeol: SEM A To Z light, http://www.teksercorp.com/ docs/jeol/sem/sem_a_to_z_light.pdf [4] C. Ettl: Hochauflösendes Rasterelektronenmikroskop. www.wmtech.de/html/ausstattung/pdf/rem.pdf, (2002) 9/9