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Rasterelektronenmikroskopie

Laboratoriumsmethoden und -geräte, SEM, Scanning Electron Microscopy, mikroskopisches Verfahren zur umfassenden strukturellen, mikroanalytischen und morphologischen Charakterisierung von Oberflächen, das, im Gegensatz zur klassischen Lichtmikroskopie, Elektronenstrahlung verwendet, die das Präparat punktweise abrastert. Die Sekundäremissionen der einzelnen Punkte werden registriert und zu einem Bild zusammengesetzt. Der Grund für die Verwendung von Elektronen zur mikroskopischen Abbildung liegt im erheblich verbesserten Auflösungsvermögen, das theoretisch das Auflösungsvermögen lichtoptischer Mikroskope um mehrere Grössenordnungen übersteigen kann. Praktisch stellen jedoch die abbildenden elektronenoptischen Elemente (Elektronenoptik) eine starke Einschränkung bezüglich des Auflösungsvermögens dar. Weitere Vorteile der Rasterelektronenmikroskopie sind die pseudo-Dreidimensionalität der Abbildungen, die extrem hohe Tiefenschärfe sowie die simultane Verfügbarkeit unterschiedlicher Signale und die damit verbundene Informationsvielfalt (siehe Tab.).

Rasterelektronenmikroskopie: Zusammenstellung der Elektronen-Materie-Wechselwirkung und ihrer Verwendung in der Elektronenmikroskopie (EDX: energiedispersive Röntgenmikroanalyse, EELS: Elektronenenergieverlustspektroskopie, WDX: wellenlängendispersive Röntgenmikroanalyse).

Effekt

erzeugtes Signal

Probentyp

Information über

Methode

laterale Auflösung

Anwendungen

elastische Streuung

elastisch gestreute Elektronen

Transmission

Struktur, Masse

Rastertransmis-
sionselektronen-
mikroskopie

³ 1-2 nm

Abbildung und Massenbestimmung von Objekten bis zu molekularen Dimensionen

 

rückgestreute Elektronen

Reflektion

Topographie, relative Zusammensetzung

Rasterelektronen-
mikroskopie

³ 100 nm

Materialkontrast bis zu Ordnungszahldifferenzen von DZ » 0,1

unelastische Streuung

unelastisch gestreute Elektronen

Transmission

Struktur, Masse, Zusammensetzung, Elementverteilung

Rastertransmis-
sionselektronen-
mikroskopie, EELS

³ 2 nm

qualitative und quantitative Zusammensetzung für Z ³ 3; Energieauflösung » 1 eV

 

Sekundär-
elektronen

Reflexion, (Transmission, bedingt)

Topographie

Rasterelektronen-
mikroskopie

³ 1nm

häufigster Abbildungsmodus der SEM

 

Augerelektronen

Reflexion, Transmission

Zusammensetzung monoatomarer Oberflächen

Rasterelektronen-
mikroskopie

³ 10 nm

Ultrahochvakuum und absolute Oberfläche erforderlich

 

Kathodo-
lumineszenz

Reflexion

Lokalisation von Fluoreszenzmarkern und Farbstoffen

Rasterelektronen-
mikroskopie

³ 10 nm

indirekter Nachweis von Molekülen bzw. reaktiven Gruppen

 

charakteristische Röntgenstrahlung

Reflexion, Transmission

Zusammensetzung
Elementverteilung

EDX, WDX

³ 100 nm

qualitative und quantitative Zusammensetzung für Z ³ 4 (WDX) bzw. Z ³ 11 (EDX); Energieauflösung: WDX: 4-20 eV, EDX: 110-150 eV

 

 

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