Rasterelektronentmikroskopie

Die Rasterelektronenmikroskopie (REM, engl. scanning electron microscopy SEM) ist eine weitere Möglichkeit um die Oberfläche einer Probe bildlich wiederzugeben. Aus einer Glühkathode werden Elektronen emmitiert und auf die Probenoberfläche beschleunigt. Dort dringen sie zwischen 1 Nanometer und 10 Mikrometer tief ein und wechselwirken mit den Atomen. Typische Vorgänge sind das Emmitieren von Sekundärelektronen, Augerelektronen, Rückstreuelektronen und Röntgenstrahlung.

Erstehung der Sekundärelektronen

Als meistgenutzte Informationsquelle dienen die Sekundärelektronen. Sie entstehen durch inelastische Stöße mit Primärelektronen, die nur wenige Nanometer in die Probe eindringen. Mit ihnen lässt sich die Topographie der Probe abbilden. Sie werden meist mit einem Everhart-Thornley-Detektor gemessen, einem kombinierten Detektor aus Szintillator, Faraday-Käfig und Photomultiplier.

Erstehung der charakteristischen Röntgenstrahlung

Bei der Energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDRS, engl. energy dispersive X-ray spectroscopy EDX) wird die Röntgenstrahlung als Informationsquelle genutzt. Sie entsteht, wenn das Primärelektron ein Elektron aus der inneren Schale des Atoms herausschlägt und ein Elektron der äußeren Schale dessen Platz einnimmt. Die frei werdende Energie wird als Röntgenstrahlung emmitiert und ist charakteristisch für das jeweilige Element. Die Informationen werden zur Idenzifizierung der Elementzusammensetzung genutzt. Die Röntgenstrahlung wird mit einem zweiten Halbleiterdetektor gemessen. Sie kann während der REM-Messung zusätzlich gemessen werden.

Kalibrierprobe mit definiertem Abstand

Die Vorraussetzungen an die Probe sind, dass sie vakuumstabil ist, da die Messung im Hochvakuum durchgeführt wird und dass die Probe elektrisch leitend ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann die Probe mit wenigen Atomschichten Gold bedampft werden, um sie elektrisch leitend zu machen. Mit dieser Methode wird die Topographie nicht verfälscht. Wir benutzen diese Analysentechnik um selbstentwickelte Oberflächenbeschichtungen abzubilden und auf Zusammensetzung zu untersuchen.Mit diesen Informationen ist es uns möglich die Beschichtungsprozesse zu optimieren.

Risse in einer Lackschicht

Oberfläche einer Silicium-Beschichtung