Rasterelektronenmikroskop – REM Analyse

Das Rasterelektronenmikroskop (REM) ist ein leistungsstarkes Werkzeug, welches uns ermöglicht, Oberflächen mit einer Auflösung von weniger als 1 Nanometer zu vermessen. Die Bilder sind scharf und kontrastreich und werden durch rasterförmiges Abtasten erzeugt. Dies hat die Naturwissenschaften revolutioniert, indem es uns beispielswese neue Einblicke bei der Zell- und Materialforschung ermöglicht hat.

Die im REM eingesetzte Elektronenstrahlung bzw. Ihre geringe Wellenlänge (ca. 5 nm) kann ideal zur ortsaufgelösten Messung eingesetzt werden. Dabei wird die Probe rasterförmig mit den Elektronen beschossen und dabei freigesetzte Elektronen der Probe, auch sekundäre Elektronen (SE) genannt, von Detektoren in ein Bild umgewandelt. Das Auflösungsvermögen eines REM ist ca. 1.000 Fach größer als bei einem Lichtmikroskop.

Ein REM kann auch mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) kombiniert werden. Hierbei werden die von der Probe freigesetzten Elektronen erfasst, die charakteristisch für verschiedene Materialien bzw. Elemente sind und bei der quantitativen und qualitativen Materialbestimmung von Proben helfen.

Aufbau eines REM

Hauptkomponenten

Ein Rasterelektronenmikroskop besteht grundsätzlich aus den folgenden Komponenten:

• Probenkammer
• Vakuumpumpe
• Elektronenstrahlerzeugung
• Sekundärelektronendetektor
• Monitor und Bilddarstellung

Probenkammer:

Im Zentrum liegt die Probenkammer, welche luftdicht verschließbar ist. Im Inneren befindet sich ein bewegbarer Probenteller zur Platzierung und Positionierung der Proben.

Vakuumpumpe:

Die Vakuumpumpe liegt meistens unterhalb der Probenkammer und erzeugt den luftleeren Raum beim Betrieb eines REM. Dies führt zur Erhöhung der Messgenauigkeit, bzw. die neu erzeugten Elektronen können sich ungehindert auf die Probe zubewegen.

Elektronenstrahlerzeugung:

Durch Stromfluss erhitzt sich die im Kopf der Anlage liegende Glühkathode aus Wolfram und Elektronen werden freigesetzt. Diese werden durch eine Anode bzw. das anliegende Spannungsfeld in Richtung Probenoberfläche in die Hochvakuumkammer beschleunigt. Auf dem Weg dorthin werden die Elektronen durch elektromagnetische Linsen in einen Primärelektronenstrahl fokussiert.

Monitor und Bilddarstellung:

Ein Bild wird durch die Umwandlung der Signale von jedem einzelnen gerasterten Punkt mithilfe von Software erstellt. Helle Pixel entsprechen Orten mit vielen Sekundärelektronen, während dunkle Pixel Orten mit wenigen oder keinen Sekundärelektronen entsprechen, wobei Grauabstufungen dazwischen liegen. Dies ergibt ein direktes Abbild der Oberfläche.