Praktikum Frühjahr 2000 Rasterelektronenmikroskopie und Präparation  Elektronenmikroskopie Uni-Ulm

Bei der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden im Gegensatz zu vielen Mikroskopierarten wie dem Lichtmikroskop oder auch dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) ausschließlich Oberflächen abgebildet. Prinzipiell wird die Oberfläche des Präparates vom Elektronenstrahl Punkt für Punkt abgetastet. Hierbei müssen dann gesondert zwei Informationen weitergegeben werden. Zum einen die Information, die der Detektor über die Sekundärelektronen erhält, und zum anderen die Bildposition der Information auf dem Präparat.

Der Elektronenstrahl wird wie auch beim TEM durch eine Wolfram-Kathode erzeugt. Durch Erhitzen werden Elektronen aus der Kathode freigesetzt, die durch den sogenannte Wehnelt Zylinder durch eine kleine Öffnung durch die Anode beschleunigt werden. Die Anode ist als ringförmiges Element nach dem Zylinder angebracht. Die Beschleunigung der Elektronen ist von der Spannung direkt abhängig, die an Anode und Kathode anliegt abhängig. Sie bewegt sich etwa zwischen 0,5 und 50 kV. Durch eine elektromagnetisch wirksame Spule, die als Linse fungiert, wird der Elektronenstral gebündelt auf das Objekt fokussiert. Die Steuerung des Strahls erfolgt über Ablenkspulen, mit deren Hilfe der Strahl über die Probe geführt wird. Die Information aus den Ablenkspulen wird über einen sogenannten Rastergenerator auf einen weiteren Satz Ablenkspulen übertragen, die später bei der Bilderstellung für die richtige Position der gerasterten Information verantwortlich sind. Somit wäre die Orts-Information schon einmal weitergegeben. Bleibt noch zu klären wie die Information der Oberfläche weitergegeben wird.

Trifft der Elektronenstrahl auf die Oberfläche des Präparates, ergeben sich zwei Arten von Elektronen. Zum einen entstehen rückgestreute Elektronen, die einfach von der Oberfläche oder aus den tieferen Schichten des Präparates zurückgeworfen werden. Sie sind sehr energiereich und geben keine klare Information über das Präparat bezüglich seiner Oberfläche.

Zum andererbn entstehen die sogenannten Sekundärelektronen. Dies sind Elektronen, die beim Auftreffen des Elektronenstrahls entstehen. Sie kommen durch eine inelastische Wechslewirkung das Elektronenstrahls mit Teilchen des Präparates zu Stande. Hierbei wird ein Teil der Energie der Elektronen des Elektronenstrahls auf Elektronen des Präparates übertragen. Diese Sekundärelektronen sind wesentlich energieärmer als die rückgestreuten Elektronen und somit auch langsamer. Sie können über einen Kollektor abgefangen und ihre Information an einen Photomultiplier weitergegeben werden. Je nach Neigung des Präparates zum Kollektor, ensteht der Kontrast.

Störungen entstehen, wenn rückgestreute Elektronen genau in dem Winkel reflektiert werden, daß sie in den abgeschirmten Kollektor gelangen, oder wenn rückgestreute Elektronen Sekundärelektronen aus der Abschirmung des Kollektors entstehen lassen. 

Im Plastik.Szintillator wird die Energie des Elektrons in eine Lichtwelle umgewandelt. Diese Energie wird wiederum auf den Photomultiplier übertragen, der das Signal verstärkt und an einen Richtstrahler weitergibt, der die Information über einen Elektronenstrahl auf einem Bildschirm abbildet. Das oben bereits erwähnte zweite Set an Ablenkspulen lenkt den abbildenden Strahl an die Position des messenden Strahls.

Die rückgestreuten Elektronen eignen sich dazu Informationen über die Materialdichte zu erhalten.