Was ist ein Rasterelektronenmikroskop und wie funktioniert es?

Zunächst stellt sich die Frage, was überhaupt ein Mikroskop ist? Ein Mikroskop ist eine Apparatur, mit der eine Oberfläche einer Probe näher hin untersucht werden kann. Dabei gibt es zum einen normale Lichtmikroskope, die einen Punkt um das max. 1000-fache vergrößern können. Hierdurch sind bereits viele Analysen möglich.

Möchte der Anwender allerdings eine noch größere Vergrößerung haben, so ist das Rasterelektronenmikroskop die richtige Wahl. Hier sind Auflösungen bis auf das 100000-fache möglich. Wenn überlegt wird, dass der Durchmesser eines Atoms bei 0,1nm liegt, ist die Auflösung sehr groß. Damit ist es möglich selbst feinste Oberflächenstrukturen zu erkennen.

Funktionsweise des Rasterelektronenmikroskop

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

Wie der Name des Mikroskops schon verrät, wird hier mit Elektronen gearbeitet. Dabei wird ein Elektronenstrahl aus deiner Elektronenquelle erzeugt. Dieser wird fokussiert und trifft anschließend auf das zu untersuchende Objekt. Die dabei zurücktretenden Effekte werden über einen Detektor eingefangen. Dabei wird der Elektronenstrahl gezielt über jeden Punkt der Probe geführt. Aus den dadurch gewonnen Daten, errechnet ein Computer ein Bild, was die Oberfläche der Probe widerspiegelt.

Da hier mit Elektronen gearbeitet wird, können hier leider nur leitende Oberflächen näher untersucht werden. Möchte der Anwender auch nichtleitende Proben untersuchen, so muss er die Oberfläche zunächst mit Gold möglichst fein bedampfen. Dabei besteht allerdings die Gefahr, dass die Oberfläche durch das Gold zu sehr überzogen wird.

Mögliche Anwendungsbereiche

Ein wichtiger Anwendungsbereich für ein Elektronenmikroskop ist die Materialforschung. Viele Effekte lassen sich auch an der Oberflächenbeschaffenheit erklären. Aber auch bei einem bereits aufgetretenen Schaden, lassen sich die Effekt, eventuell durch eine feine Analyse feststellen.

Neben den forschungsbasierenden Themen, spielt auch das Thema Qualität Sicherung in der Halbleitertechnik eine wichtige Rolle. Gerade hier entstehen feine Strukturen, die mit einem Rasterelektronenmikroskop näher untersucht werden können. Dadurch können stetig Verbesserungen erzielt werden.

Vor- und Nachteile eines Rasters-Elektronenmikroskops?

Nachteilig ist der große Aufwand bei einer Untersuchung. Es müssen spezielle Apparaturen vorhanden sein. Des Weiteren ist keine Untersuchung an lebenden Objekten möglich und es sind nur schwarz-weiß Bilder möglich.

Ein Vorteil ist, dass mit dem Rasterelektronenmikroskop mit dem Auge nicht sichtbare Oberflächenstrukturen zu sehen sind. Das macht den Weg frei für die Nanotechnologie und verkleinert unsere Geräte stetig und macht sie so effizienter.