Elektronenmikroskopie I

Die Vorlesung Elektronenmikroskopie I befasst sich mit grundlegenden Wechselwirkungen zwischen Festkörper und Elektronen und dem Ausnutzen dieser Wechselwirkungen zur Strukturanalyse mit der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM).

Termin

Die Vorlesung Elektronenmikroskopie I findet wieder im WiSe 2023/2024 statt.

Prüfungsrelevanz

Master: Die Vorlesungen Elektronenmikroskopie I und II mit den dazugehörenden praktischen Übungen können im Masterstudium für Physik für die Fächer "Nanophysik" und "Festkörperphysik" gewählt werden. Studierende anderer Fachrichtungen erkundigen sich bitte in der Vorlesung.

Praktikumsanmeldung

Die Online-Anmeldung zum vorlesungsbegleitenden Praktikum finden Sie hier: Praktikums-Anmeldung

Inhaltsangabe

  1. Von der Lichtmikroskopie zur Elektronenmikroskopie
  2. Praktische Aspekte der Transmissionselektronenmikroskopie
  3. Elektronenbeugung im Festkörper
  4. Kontrastentstehung und praktische Beispiele der Abbildung von kristallinen Objekten in der Festkörper- und Materialforschung
  5. Dynamische Elektronenbeugung
  6. Abbildung des Kristallgitters/Hochauflösende Elektronenmikroskopie
  7. Elektronenholographie

 

Praktische Übungen

Mit der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) können Untersuchungen der Struktur im Probeninneren durchgeführt werden. Mit konventionellen Abbildungstechniken lassen sich Objekte in der Größenordnung von 1 nm auflösen. In der hochauflösenden TEM wird mit Geräten der neuesten Generation ein Auflösungsvermögen von besser als 0.1 nm erreicht. Voraussetzung ist die Präparation dünner, elektronentransparenter Proben. Die maximaldurchstrahlbare Probendicke liegt in der Größenordnung von 1000 nm.

Die TEM kann in Kombination mit der energiedispersiven Röntgenanalyse, Elektronenenergie-Verlustspektroskopie und elektronenspezifischen Abbildungen zur Lösung folgender Fragestellungen eingesetzt werden:

  • Charakterisierung von Defekten (Versetzungen, Stapelfehler), Bestimmung der Verteilung und Dichte der Defekte
  • Verteilung und Größe von Ausscheidungen, Partikeln und Hohlräumen bis herab zu Größen von wenigen Nanometern
  • Analyse unterschiedlicher Phasen, Darstellung der Verteilung unterschiedlicher Elemente
  • Morphologie, Dicke und Grenzflächeneigenschaften von dünnen Schichten

In der Übung werden 4 Versuche angeboten, die die Grundlagen der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) abdecken, bzw. den Stoff der Vorlesung in der Praxis behandeln.

1. Versuch: Grundlegende Abbildungsmoden der Transmissionselektronenmikroskopie I
2. Versuch: Grundlegende Abbildungsmoden der Transmissionselektronenmikroskopie II
3. Versuch: Konvergente Elektronenbeugung der Transmissionselektronenmikroskopie
4. Versuch: Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie, digitale Bildverarbeitung und Bildsimulation

Näheres zum Ablauf der praktischen Übung erfahren Sie in der Vorlesung.

Literatur zu Versuch 2

Alexander
Edington
WilliamsCarte