Elektronenmikroskopie

Ivo Knittel

Lehrerfortbildung 3.4.03

AG Prof. Uwe HartmannFachbereich ExperimentalphysikUniversität des Saarldndes

Elektronenmikroskopie

• ElektronenoptikAnalogie zur LichtoptikElektronenlinsen

• ElektronenmikroskopieBauformenStrahl-Probe-WechselwirkungBildinterpretation in Beispielen

•Moderne Entwicklungenfocused ion beamRöntgenmikroskopie

Elektronen: Eigenschaften

V/c [%]

λ [m]

log( Energie [eV] )

log( Energie [eV] )

Elektronenoptik:Brechungsgesetz für Elektronen sin α/sin β= n2/n1

U1

U2 +

-eU =mv /22 2

2

α α

β

Wellenoptik

+

U < U1 2

e-

Anziehung durch positive Ladungim Wellenbild

Wellenausbreitung nach dem Hygenschen Prinzip

Elektrische Elektronenlinse

f

+0 0

Magnetische LinsenFokuspunkte eines Elektronenbündels im homogenen Magnetfeld

Kurze magnetische Linse (Busch)

F=evB=mv /Rv=ReB/m=

2

ωω

∫∞

∞−

= zzBmUef z d)(

8/1 2

Strahlengang

Detektor (REM)

Detektor (TEM)

Linsenfehler

αλ

sin , Apertur α geg. durch

Linsenfehler Auflösung

• sphärisch•chromatisch•astigmatisch

Quellenfreiheit el-mg Felder im VakuumRotationssymmmetrische Elektronenlinsenhaben postitve sphärtische Linsenfehler undanormale Dispersion

keine Achromatenkleine Aperturen, achsennahe Strahlen

keine EM für Energien unter 1keV

Strahl-Probe-WechselwirkungElementarprozesse

Sekundärelektronen

Primärelektronen

Röntgenemission

REM

Kleinwinkelstreuung

Beugung

TEM

REM Topgrafiekontrast

1µm+

++

Detek t

Sekun därelektronen

+

++

Detektor

Sekundärelektronen

B60 Arziona State University

TEM Netzebenenkontrast

Kohlenstoffzwiebeln1250kVMPI StuttgartNetzebenenkontrast

TEM Kleinwinkelstreuung

15nmS.Burgess; Leeds University

Mikrotubuli-MotorproteinDynein

Moderne Entwicklungen

•verbesserte Elektronenlinsen

•Materialbearbeitung mit focused ion beam

•Röntgenmikroskopie

TEM mit Multipollinse

TU Darmstadt200keV, sphärische Korrektur, Monochromator

Echte atomare Auflösung

Focused Ion beam

Zeiss LEO 1500XB

FIB: Strahlengang und Ionenquelle

Röntgenmikroskopie – der Nachfolger?

„in vivo“ –Beobachtungmit sub-optischer Auflösung

Wasserfenster 2.3 –4.4 nmKohlenstoff-Sauerstoff-Kontrast

Technisch (noch) extrem aufwändig

Praktische Übungen am REM

gekörnter Goldfilm

Fibroblasten,Endothelzell-Präparat

Ein Rätsel

TEM Sample PreparationPre-thinned Samples using the CrossBeam®