TEM-Analyse
Die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) nutzt einen Elektronenstrahl zur Erzeugung hochauflösender Bilder von Objekten – einschließlich ihrer internen Strukturen – im Nanomaßstab. Die TEM-Analyse wird in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter Materialwissenschaften, Mikrobiologie und Nanotechnologie.
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Eine Auswahl unserer TEM-Dienstleistungen
HR-TEM-Bildgebung
STEM-EDX
Teilchengrößenverteilung mittels TEM
Negativfärbung-TEM oder Kryo-TEM für liposomale Pulver
Preise ohne MwSt.
Häufige Anwendungen der TEM-Analyse
Die Elektronikindustrie und Nanotechnologielabore verwenden TEM, um Dünnschichtmaterialien zu untersuchen. Die Methode wird häufig eingesetzt, um nach Defekten, Ausfällen und Verunreinigungen zu suchen. TEM wird auch in der Elektronenbeugung verwendet, um die Kristallstruktur fester Proben zu bestimmen und kristallographische Orientierungen mit hoher Genauigkeit aufzuzeigen.
TEM ermöglicht die Untersuchung der inneren biologischen Strukturen extrem kleiner Objekte wie Mikroben und Viren, was es zu einer beliebten Analysetechnik in der medizinischen und mikrobiologischen Forschung macht. Darüber hinaus kann TEM zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung von Nanopartikeln unter 50 nm und zur Charakterisierung von Nanomaterialien in Lebensmitteln gemäß EFSA-Richtlinien verwendet werden.
Wie funktioniert TEM?
Das Grundprinzip der Transmissionselektronenmikroskopie ist ähnlich dem der optischen Mikroskopie, jedoch verwendet die TEM anstelle von Licht einen transmittierten Elektronenstrahl, der die Probe durchdringt. Da Elektronen eine kleinere Wellenlänge als Licht haben, weist das erzeugte Bild eine erheblich höhere Auflösung im Vergleich zur traditionellen Lichtmikroskopie auf. Das endgültige Bild ist hochdetailliert und zeigt die inneren Strukturen der Probe. In einigen Fällen ist es sogar möglich, einzelne Atome mit der TEM und ihrer Variante, STEM (Rastertransmissionselektronenmikroskopie), zu unterscheiden.
Einschränkungen der Transmissionselektronenmikroskopie
Trotz der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten hat die TEM auch ihre Grenzen. Proben müssen elektronentransparent sein, was bedeutet, dass die Probendicke 100 nm oder weniger betragen muss. Größere Proben können jedoch so bearbeitet werden, dass sie die Anforderungen erfüllen. Dies kann mithilfe der FIB-Probenvorbereitung und der Querschnitts-TEM-Analyse erreicht werden, die sich auf die Untersuchung von Teilabschnitten von Partikeln konzentriert, die für die reguläre Transmissionselektronenmikroskopie zu groß sind.
TEM-Proben sind auch anfällig für Strahlenschäden durch den Elektronenstrahl. Um dem entgegenzuwirken, können empfindliche Proben, wie biologische Makromoleküle, durch sofortiges Einfrieren vorbehandelt und mittels Kryo-TEM analysiert werden. Alternativ kann eine Negativkontrastierung als Vorbehandlung für bestimmte empfindliche Probentypen verwendet werden, wie Liposomendispersionen und -pulver.
Wenn Sie an den Vorteilen und Grenzen der TEM im Vergleich zur Rasterelektronenmikroskopie interessiert sind, lesen Sie unseren Fachartikel über die Unterschiede zwischen REM und TEM.
Unsere TEM-Analysedienstleistungen
Measurlabs bietet hochwertige Bildgebungsdienste mit TEM, Querschnitts-TEM, Kryo-TEM und STEM. Wir liefern Ergebnisse schnell, auch bei großen Probenchargen, damit Ihre Projekte ohne unnötige Verzögerungen voranschreiten können. Dank unseres breiten Partnernetzwerks können Sie alle erforderlichen Analysen mit einer einzigen Bestellung erhalten, und unsere Experten stehen Ihnen bei der Methodenauswahl beratend zur Seite. Kontaktieren Sie uns über das untenstehende Formular, um ein Angebot zu erhalten.
Ein praktisches Beispiel für den Einsatz unseres Services finden Sie in der folgenden Fallstudie:
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Passende Probenmatrizen
- Materialien im Nanobereich
- Nanopartikel
- Viren und Mikroorganismen
- Teile von Halbleitern
- Kohlenstoffnanoröhren, Graphene und andere Kohlenstoffnanomaterialien
- Dünnschichtbeschichtungen
- Cellulose-Nanofasern
Ideale Anwendungen der TEM-Analyse
- Fehleranalyse in der Elektronikfertigung
- Bildgebung in der Materialwissenschaft
- Untersuchung der inneren Strukturen von Mikroorganismen und Viren auf ultrastruktureller Ebene
- Bestimmung von Partikelform und -größe von Nanopartikeln
- Bestimmung der Position von Katalysatorpartikeln im Traeger
- Bildgebung von Zellulose-Nanofasern
- Bildgebung von Kohlenstoffnanoröhren, Graphen und anderen Kohlenstoffnanomaterialien
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Häufig gestellte Fragen
TEM wird hauptsächlich in den Bereichen Elektronik und Nanotechnologie eingesetzt, kann aber auch in der mikrobiologischen Forschung verwendet werden.
TEM erzeugt hochauflösende Bilder, die in der Qualitätskontrolle und Fehleranalyse eingesetzt werden können. In Kombination mit EELS oder EDX können auch Informationen über die Elementzusammensetzung der abgebildeten Probe gewonnen werden.
Einige Materialien können dem hochenergetischen Elektronenstrahl, der in der TEM verwendet wird, nicht standhalten. Diese empfindlichen Materialien können jedoch mittels Kryo-TEM analysiert werden, wobei die Probe vor der Analyse sofort eingefroren wird.
Der TEM-Strahl durchdringt nur Proben mit Dicken von weniger als 100 nm. Dies erfordert, dass dickere Proben mit Techniken wie Mikrotomie oder Ionenfräsen geschnitten werden, wodurch TEM zu einer destruktiven Methode wird. Zerstörungsfreie Alternativen in der Halbleiter-Fehleranalyse umfassen Mikro-CT und Rasterakustikmikroskopie (SAM).
Aberration-corrected TEMs routinely achieve spatial resolutions below 1 Å (0.1 nm), with advanced instruments surpassing 60 pm under optimal conditions. Electron ptychography pushes resolution further into the deep-sub-ångström regime. In practice, resolution is limited by sample thickness, radiation sensitivity, and preparation quality far more often than by the instrument.
Below 100 nm is the hard requirement for electron transparency. For atomic-resolution imaging, 20 to 50 nm is more typical. Thicker samples produce multiple scattering, chromatic aberration, and contrast loss that cannot be corrected in post-processing.
In conventional TEM, a broad parallel beam illuminates the entire field of view simultaneously, and the image is formed by interference of transmitted and diffracted beams. In STEM, a focused probe scans point-by-point, and different detector geometries collect different signals at each position. STEM is better suited for Z-contrast imaging via HAADF, EDX mapping, and 4D-STEM experiments. Both modes are available on most modern instruments.
Few materials are truly impossible, but several categories present serious challenges. Beam-sensitive organics, polymers, MOFs, and biological specimens require low-dose protocols, cryo-TEM, or ptychography to avoid destruction. Highly magnetic materials interfere with electromagnetic lenses. Materials that cannot be thinned to electron transparency without introducing artefacts yield unrepresentative results, and a different analytical approach should be considered.
Electropolishing of a standard metallic disc takes a few hours. FIB preparation of a site-specific lamella requires 4 to 8 hours of operator time in the FIB-SEM, plus additional time for final Ar-ion polishing. Ultramicrotomy of a resin-embedded biological sample takes one to several days. Total project turnaround including imaging and data analysis is typically days to weeks depending on complexity.
EDX detects characteristic X-rays emitted when inner-shell electrons are replaced by outer-shell electrons. It is reliable for elemental mapping across most of the periodic table but has limited energy resolution and poor sensitivity for light elements. EELS measures the energy lost by transmitted electrons during inelastic scattering, offering better energy resolution and substantially better sensitivity for light elements such as lithium, carbon, nitrogen, and oxygen. Both techniques are used together when comprehensive characterisation is required.
Sample preparation is irreversible. The specimen must be thinned to below 100 nm, and this cannot be undone. The electron beam also causes localised radiation damage in beam-sensitive materials. Well-prepared samples can often be stored and re-examined, but the preparation itself consumes part of the original material.
Cryo-TEM vitrifies the sample by plunging it into liquid ethane, freezing the solvent into an amorphous glass and preventing crystalline ice formation. The sample is maintained at cryogenic temperature throughout preparation and imaging, preserving its native state and substantially reducing radiation damage. Cryo-TEM is required for samples containing water, structurally fragile materials, or anything reactive at room temperature. This includes biological macromolecules, viruses, battery electrode interfaces, and complex polymers.
Measurlabs bietet eine Vielzahl von Laboranalysen für Produktentwickler und Qualitätsmanager an. Einige der Analysen führen wir in unserem eigenen Labor durch, die meisten lagern wir jedoch an sorgfältig ausgewählte Partnerlabore aus. Auf diese Weise können wir jede Probe an das am besten geeignete Labor senden und unseren Kunden hochwertige Analysen mit mehr als tausend verschiedenen Methoden anbieten.
Wenn Sie uns über unser Kontaktformular oder per E-Mail kontaktieren, übernimmt einer unserer Spezialisten Ihren Fall und beantwortet Ihre Anfrage. Sie erhalten ein Angebot mit allen notwendigen Details zur Analyse und können Ihre Proben an die angegebene Adresse senden. Wir kümmern uns dann darum, Ihre Proben an die richtigen Labore weiterzuleiten, und erstellen einen übersichtlichen Bericht über die Ergebnisse für Sie.
Proben werden in der Regel per Kurier an unser Labor geliefert. Kontaktieren Sie uns für weitere Details, bevor Sie Proben einsenden.