Rasterelektronenmikroskopie

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung
2. Funktionsprinzip
3. Beschreibung und Technische Daten der beiden REM
4. Beispiele von Analysen
5. Link auf Bildergallerie

1. Einleitung

Der Fachbereich Mikrosystemtechnik der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg verfügt über zwei Rasterelektronenmikroskope verschiedener Hersteller. Es handelt sich hierbei um das HITACHI S-2700 und um das JEOL JSM-6400 F, die im Raum T005 im Laborgebäude der Mikrosystemtechnik stehen. Beide Geräte stehen über das Anwenderzentrum auch für Auftragsarbeiten für Fremdfirmen und Öffentliche Institutionen zur Verfügung. Die Ansprechpartner für die beiden REM sind Prof. Dr. Ernst Wild und Dipl.-Ing. (FH) Frank Steckler. Bei Fragen siehe auch Kompetenzzentrum Nanochem.

2. Funktionsprinzip

Im Rasterelektronenmikroskop (REM) wird ein hoher Aufwand betrieben um den Elektronenstrahl zu bündeln. Die Bündelung des Elektronenstrahls erfolgt Mittels elektronenoptischer Linsen. Im REM werden magnetische Linsen verwendet. Magnetische Linsen wirken auf Elektronenstrahlen wie Sammellinsen auf Lichtstrahlen. Mit den beiden Kondensorlinsen und der Objektivlinse wird der Durchmesser des Elektronenstrahls in einer dreistufigen Abbildung verkleinert. 

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Der elektronenoptisch fein gebündelte Elektronenstrahl wie bei einem Computermonitor über eine Probenoberfläche gerastert. Die Ablenkung erfolgt magnetisch über Ablenkspulen. Die Ansteuerung der Rasterspulen übernimmt der Rastergenerator. Trifft der Elektronenstrahl auf die Probenoberfläche, werden die Elektronen abgebremst. Sie geben ihre kinetische Energie an die Probe ab. Durch diese Energieabgabe können Elektronen aus der Probenoberfläche abgelöst werden. Es entstehen Sekundärelektronen. Die Sekundärelektronen werden von einem Elektronendetektor registriert. Das vom Signalverstärker verstärkte Signal des Elektronendetektors steuert die Intensität des Elektronenstrahls eines Monitors. Der Elektronenstrahl des Monitors rastert die Oberfläche eines Schirms ab. Angesteuert vom Rastergenerator laufen die Rasterbewegungen der Elektronenstrahlen auf der Probenoberfläche und am Schirm synchron ab. Am Schirm des Monitors entsteht ein Abbild der Probenoberfläche. Stellen, an denen auf der Probenoberfläche viele Sekundärelektronen ausgelöst werden erscheinen am Schirm des Monitors hell. Bei gleich großer, abgerasterter Schirmoberfläche bestimmt die Größe der auf der Probe abgeraterten Fläche die Vergrößerung. Das Auflösungsvermögen eines REM ist durch der Durchmesser des Elektronenstrahls auf der Probenoberfläche begrenzt. Mit modernen Rasterelektronenmikroskopen ist eine Auflösung bis herunter zu 1nm möglich. Neben der Auflösung ist auch die Tiefenschärfe von REM Aufnahmen sehr hoch.

3. Beschreibung und Technische Daten der beiden REM

Hitachi S-2700:

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Elektronenquelle: Wolfram Haarnadel-Kathode
Auflösung: 4 nm
Beschleunigungsspannung: 0,2 kV - 30 kV
Vergrößerung: 15 x - 300.000 x
Probengröße: bis 200 mm Durchmesser
Verschiebeweg (X * Y * Z ): 100 mm x 100 mm x 65 mm
Extras: EDX für die Elementanalyse
E-Mail: Dipl.-Ing. (FH) Frank Steckler

Jeol JSM-6400F:

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Elektronenquelle: Feldemissions-Kathode
Auflösung: 2,5 nm
Beschleunigungsspannung: 0.5 kV - 30 kV
Vergrößerung: 10 x - 500.000 x
Probengröße: bis 150 mm Durchmesser
Verschiebeweg (X * Y * Z ): 160 mm x 160 mm x 31 mm
E-Mail: Dipl.-Ing. (FH) Frank Steckler

Beispiele von Analysen

Halbleitertechnik
Mikromechanik

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Werkstoffkunde

  • Unterschiedlichste Metallbrüche
  • Rauhigkeit von verschiedensten Fasern
  • Kalkablagerungen in Rohrleitungen
  • Asbest als Dämmstoff

Zahnmedizin
Biologie

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