Forschung in der Arbeitsgruppe Elektronenmikroskopie

Für neue Erkenntnisse aus dem Nanokosmos stehen eine Vielzahl von technischen Geräten und Analyseverfahren zur Verfügung. Dazu gehören Elektronenmikroskope, bei denen die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Probe ausgenutzt wird, um ein stark vergrößertes Bild der Probe zu erzeugen. Je nach Mikroskop und Probe können sogar Strukturen abgebildet werden, die kleiner als einfünfmillionstel Millimeter (also 0,0000000002 Meter!) sind. Die mit Elektronenmikroskopen erreichte Auflösung ist somit ausreichend, um z. B. den atomaren Aufbau von Kristallen abzubilden.

Durch den Einbau entsprechender Detektoren lassen sich im Elektronenmikroskop außerdem chemische Informationen über die Probe gewinnen. Unter anderem kann auf die Zusammensetzung der Probe geschlossen werden, welche sich dann als sogenanntes Elementverteilungsbild darstellen lässt.

In unserer Arbeitsgruppe werden zwei TEM und ein SEM zur Forschung verwendet. Unser Forschungsziel ist es, die Methodik zur quantitativen Auswertung der mit dem Elektronenmikroskop aufgezeichneten digitalen Bilder zu verbessern und den Aufnahmeprozess im Elektronenmikroskop zu optimieren.

Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)

In einem TEM wird die zu untersuchende Probe vom Elektronenstrahl durchstrahlt. Dies stellt spezielle Anforderungen an die Probe, insbesondere muss sie hinreichend dünn (je nach Beschleunigungsspannung und Zusammensetzung der Probe idealerweise zwischen einigen Nanometern und wenigen Mikrometern) sein. Die daher aufwändige Probenpräparation wird jedoch mit hochaufgelösten Bildern belohnt, auf denen bei modernen Mikroskopen sogar die Atome der Probe zu erkennen sind.

Rasterelektronenmikroskopie (SEM)

Wie der Name bereits vermuten lässt, wird im SEM ein gebündelter Elektronenstrahl über die Probe gerastert. Die dabei auftretenden Signale werden punktweise gesammelt und digitalisiert. Diese Technik bietet den Vorteil, dass auch größere Objektbereiche scharf abgebildet werden können. Das SEM eignet sich daher besonders, um mikroskopische Strukturen auf makroskopischen Objekten abzubilden.