Was ist ein Rasterelektronenmikroskop?

Wahrscheinlich hast du schon einmal von einem Mikroskop gehört, mit dem man winzige Dinge vergrößern und untersuchen kann. Aber hast du schon einmal von einem Rasterelektronenmikroskop (REM) gehört? Dieses Mikroskop kann Objekte nicht nur vergrößern, sondern auch ihre Oberflächenstruktur darstellen und ihre chemische Zusammensetzung analysieren.

In diesem Artikel werden wir uns das Rasterelektronenmikroskop genauer ansehen und herausfinden, wie es funktioniert und welche Anwendungen es hat.

Was ist ein Rasterelektronenmikroskop?

Funktionsprinzip REM-EDX (Rasterelektronenmikroskop - Energiedispersive Röntgenanalyse)
Salino01 aus der deutschsprachigen Wikipedia

Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) ist ein hochentwickeltes Mikroskop, das Elektronen anstelle von Licht verwendet, um ein Objekt zu vergrößern und zu analysieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Mikroskopen, die Licht verwenden, um das Objekt zu vergrößern, verwendet ein Rasterelektronenmikroskop einen schmalen Elektronenstrahl, der auf das Objekt gerichtet wird.

Der Elektronenstrahl trifft auf die Oberfläche des Objekts und erzeugt eine Vielzahl von Signalen, die vom Mikroskop empfangen werden können.

Wie arbeitet ein Rasterelektronenmikroskop?

Ein Rasterelektronenmikroskop besteht aus mehreren Komponenten: einer Elektronenkanone, einer Vakuumkammer und einer Detektoreinheit. Die Elektronenkanone erzeugt einen schmalen Elektronenstrahl, der auf das Objekt gerichtet wird. Die Vakuumkammer sorgt dafür, dass der Elektronenstrahl nicht von Luftmolekülen gestreut wird, bevor er das Objekt erreicht.

Die Detektoreinheit empfängt die verschiedenen Signale, die das Objekt beim Auftreffen des Elektronenstrahls aussendet.

Der wichtigste Bestandteil des Rasterelektronenmikroskops ist die Elektronenkanone. Sie erzeugt den Elektronenstrahl, der auf das Objekt gerichtet wird. Die Elektronenkanone besteht aus einer Elektronenquelle, einer Elektrode und einer Beschleunigungsanode.

Die Elektronenquelle erzeugt Elektronen, die von der Elektrode fokussiert werden. Die Beschleunigungsanode beschleunigt die Elektronen, so dass sie mit hoher Geschwindigkeit auf das Objekt treffen.

Wenn der Elektronenstrahl auf das Objekt trifft, interagieren die Elektronen mit der Oberfläche des Objekts und erzeugen verschiedene Signale. Die wichtigsten Signale sind Sekundärelektronen und rückgestreute Elektronen.

Sekundärelektronen entstehen, wenn der Elektronenstrahl auf das Objekt trifft und Elektronen aus der Oberfläche herausgeschlagen werden. Rückstreuelektronen entstehen, wenn der Elektronenstrahl auf Atome der Objektoberfläche trifft und diese zurückgestreut werden.

Die Detektoreinheit des Rasterelektronenmikroskops empfängt diese Signale und wandelt sie in ein Bild um. Die Detektionseinheit besteht aus mehreren Komponenten, unter anderem einem Detektor für Sekundärelektronen, einem Detektor für Rückstreuelektronen und einem Verstärker, der die Signale verstärkt und an den Mikroskopcomputer weiterleitet.

Der Mikroskopcomputer wandelt die Signale in ein Bild um, das auf einem Bildschirm angezeigt wird.

Kopfansicht einer Fliege unter dem Rasterelektronenmikroskop
Foto: Jasmin Stieger CC BY-SA 3.0

Anwendungsgebiete des Rasterelektronenmikroskops

Das Rasterelektronenmikroskop wird in vielen Bereichen eingesetzt, unter anderem in den Materialwissenschaften, der Biologie, der Geologie und der Elektronik. In der Materialwissenschaft wird das Rasterelektronenmikroskop eingesetzt, um die Oberflächenstruktur von Materialien zu untersuchen und ihre chemische Zusammensetzung zu analysieren.

Dies ist besonders nützlich bei der Entwicklung neuer Materialien, da es den Forschern ermöglicht, die Struktur und die Eigenschaften von Materialien zu verstehen.

In der Biologie wird das Rasterelektronenmikroskop zur Untersuchung der Struktur von Zellen und Geweben eingesetzt. Es kann auch verwendet werden, um die Oberfläche von Organismen wie Insekten und Pflanzen zu untersuchen. In der Geologie wird das Rasterelektronenmikroskop eingesetzt, um die Oberfläche von Gesteinen und Mineralien zu untersuchen.

Dies ist nützlich, um die Struktur und Zusammensetzung von Gesteinen zu verstehen und um Bodenschätze zu identifizieren.

In der Elektronik wird das Rasterelektronenmikroskop eingesetzt, um die Oberfläche von Halbleiterbauelementen zu untersuchen. Dies ist nützlich, um die Struktur und die Eigenschaften von Halbleitern zu verstehen und die Leistung elektronischer Bauteile zu verbessern.

Fazit

Das Rasterelektronenmikroskop ist ein leistungsstarkes Werkzeug, das es Forschern in vielen verschiedenen Bereichen ermöglicht, die Oberfläche von Objekten im Detail zu analysieren. Durch die Verwendung von Elektronen anstelle von Licht kann das Rasterelektronenmikroskop Objekte vergrößern, ihre Oberflächenstruktur sichtbar machen und ihre chemische Zusammensetzung analysieren.

Mit Anwendungen in der Materialwissenschaft, Biologie, Geologie und Elektronik ist das Rasterelektronenmikroskop ein unverzichtbares Werkzeug für Forscher auf der ganzen Welt.