Elektronenmikroskop

ist eine elektronenoptische Anordnung mit deren Hilfe sich eine Probe unter wesentlich höheren Vergrößerungen und Tiefenschärfen als beim Lichtmikroskop betrachten lässt.

Man bestrahlt dabei das zu untersuchende Material im Hochvakuum mit einem Elektronenbündel mit bestimmter Energie (z.B. 20 keV). Die benötigten Elektronen werden von einer Glühkathode (meist Wolframdraht) emittiert und durch die zwischen Kathode und Anode (Ringanode) angelegte Hochspannung beschleunigt. Die Glühkathode befindet sich in einem Wehneltzylinder mit einem im Vergleich zur Kathode negativeren Potential, so dass der Elektronenstrahl gebündelt wird. Nach dem Durchgang der Elektronen durch die Ringanode wird der Strahl mit einem System magnetischer Linsen bzw. Blenden fokussiert und auf die Probe gelenkt. Beim Transmissionselektronenmikroskop (TEM) liegt das Probenmaterial in Form einer dünnen Schicht vor (als Dünnschliff mit z.B. 0,05 µm Dicke oder als Abdruck der ursprünglichen Oberfläche). Durch Detektion des durch die Schicht hindurchtretenden Anteils der Elektronen erhält man ein Abbild der zu untersuchenden Probe. Im Gegensatz zum TEM gelangen beim Rasterelektronenmikroskop (REM) die von der Probe reflektierten Elektronen in den Detektor, so dass auch eine Untersuchung dickerer Schichten möglich ist. Der Elektronenstrahl wird dabei durch einen Rastergenerator zeilenförmig über die Probenoberfläche gelenkt. Je nach Energie der auftreffenden Elektronen und Art des Probenmaterials dringt der Strahl verschieden tief in die Oberfläche ein, so dass die zum Abbild der Probe beitragenden Elektronen teilweise auch aus tieferen Schichten stammen. Da beim Beschuss des Probenmaterials mit energiereichen Elektronen auch Röntgenstrahlung erzeugt wird, ist eine Kombination von REM und Röntgenmikroanalyse besonders sinnvoll für Oberflächenanalysen (bei galvanischen Schichten, Lackfilmen, PVD- und CVD-Schichten).