Rasterelektronenmikroskopie

Wofür wird die REM-Analyse verwendet?

Mit dem REM können die detaillierten Oberflächenstrukturen der Probe mit hoher Genauigkeit sichtbar gemacht werden, wodurch ein präzises Bild ihrer Oberflächenmorphologie und sogar Topographie erhalten werden kann. Einige Rasterelektronenmikroskope können eine Auflösung von weniger als 1 nm erreichen, obwohl eine Auflösung von etwa 1 bis 20 nm üblicher ist.

REM-Bildgebung kann zur Identifizierung von Produktfehlern und Unvollkommenheiten in verschiedenen Arten von trockenen Feststoffen verwendet werden, einschließlich dünner Filme, Beschichtungen und Baumaterialien. REM kann auch zur Analyse von Pulvern und anderen partikulären Materialien eingesetzt werden und kann die Partikelgrößenverteilung von nicht-sphärischen Partikeln wie Stäbchen und Fasern liefern, die mit herkömmlichen Methoden schwierig zu analysieren sind.

Wie funktioniert die Rasterelektronenmikroskopie?

Bei der REM wird die Oberfläche der Probe systematisch mit einem Elektronenstrahl abgetastet. Elektronen werden aus einer Elektronenquelle beschleunigt und durch mehrere elektromagnetische Linsen und Blenden geleitet, bevor sie auf die Probe treffen. Die Elektronen interagieren mit der Probenoberfläche und erzeugen verschiedene Signale, wenn sie von ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt werden. Nach der Interaktion werden die Elektronen von einem Elektronendetektor erfasst, und die Informationen werden von einem mit dem Detektor verbundenen Computer in ein Bild umgewandelt.

Zusätzliche Detektoren

Es gibt viele verschiedene REM-Aufbauten, zusätzliche Detektoren und Techniken für unterschiedliche Anforderungen. REM kann mit EDX (energiedispersive Röntgenspektroskopie) kombiniert werden, um REM-EDX-Analysen durchzuführen. Mit dieser Methodenkombination ist es möglich, zusätzlich zu den Oberflächenstrukturen die Elementzusammensetzung der Probe zu bestimmen. Eine weitere mögliche Ergänzung ist der Elektronenrückstreubeugungsdetektor (EBSD), mit dem die Mikrostruktur kristalliner Proben visualisiert werden kann.

Geeignete Proben

Proben, die im REM verwendet werden, müssen trocken sein, und ihre Oberflächen müssen Elektrizität leiten. Ist dies nicht der Fall (beispielsweise bei biologischen Proben), müssen sie vor der REM-Untersuchung vorbehandelt werden. Üblicherweise müssen Proben, die keine Elektrizität leiten, mit einem leitfähigen Material beschichtet werden. Geeignete Beschichtungen umfassen Platin, Gold, Palladium und Kohlenstoff.

REM im Vergleich zu traditioneller Mikroskopie

Die Auflösung eines mit einem Mikroskop aufgenommenen Bildes – das heißt, der kürzeste mögliche Abstand zwischen zwei verschiedenen Objekten, bei dem die Objekte noch voneinander unterschieden werden können – hängt von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung (beispielsweise Licht) ab.

Da Elektronen eine kürzere Wellenlänge als Photonen haben, können Elektronen anstelle von Licht verwendet werden, um eine höhere Auflösung zu erzielen. Daher können die kleinsten Details der Probe mit einem Elektronenmikroskop genauer betrachtet werden als mit einem herkömmlichen optischen Mikroskop. Wenn eine noch höhere Auflösung benötigt wird, kann die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) verwendet werden.

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