Von den Elektronenmikroskopen gibt es ja einige verschiedene Typen. Mir fallen da spontang 3 ein
„Durchlicht“
Rasterelektronenmikroskop
Rastertunnelelektronenmikroskop
Bitte ergähnzt, was es sonst noch gibt!
So, nun zu meiner Frage. Bitte erklärt mir wie diese 3 Typen funktionieren. Vor allem 2) hab ich noch nicht kapiert. Bitte genau woher die Elektronen kommen, was sie tun, wie sie evtl gebündelt, … werden, und wie das Bild dann aufgenommen/konstruiert wird.
Der Römpp ist nicht nur für chemische Fragestellungen zu gebrauchen. Vielleicht verstehst Du mehr wenn Du den Artikel unten gelesen hast. Ich hab ihn gekürzt, weil er ziemlich umfangreich ist. Wenn Du ihn komplett haben willst, meld Dich noch mal.
Gandalf
Der Elektronenstrahl wird hierbei auf einen kleinen Fleck des Objektes fokussiert (Größe ~ 10 nm) u. die in Vorwärts- od. Rückwärts-Richtung austretenden Elektronen od. Röntgen- bzw. Gamma-Strahlen gemessen. Die Bilderzeugung erfolgt, indem der Elektronenstrahl, ähnlich wie bei einem Fernsehgerät, zeilenweise über das Objekt gelenkt wird u. die Anzahl der emittierten Sekundärelektronen bzw. die Intensität der Strahlung als Helligkeit für einen synchron laufenden Strahl in einer Elektronenstrahlröhre (Oszilloskop) dient. Beobachtet man in Rückwärtsrichtung emittierte Sekundärelektronen, so werden diese, da sie nur mit geringer Energie emittiert werden, durch ein schwaches elektr. Feld vom Objekt abgesaugt, nachbeschleunigt u. durch einen Elektronenmultiplier nachgewiesen. Da die Nachweiswahrscheinlichkeit für Sekundärelektronen sehr hoch ist, kann mit einem schwachen prim. Elektronenstrahl gearbeitet werden, der nicht das Präp. zerstört.
Aha. Aber ich versteh immer noch nicht, wie dann ein sooooo schönes Bild draus wird. Das schaut ja wirklich aus wie ein Foto, nur das statt Licht halt Elektronen verwendet werden.
Ist da irgendwo eine Eletronenquelle (also analog eine Lichtquelle) die einen Elektronenstrahl ganz dünn (vgl. Laserstrahl) aufs Objekt draufprojiziert, und ein Elektronendetektor ( = Kamera) der erkennt, von wo das kommt, merkt sich das alles und über eine Speichereinheit wird das dann angezeigt???
Hmm wie ist das überhaupt mit dem Vakuum. Das dauert ja ewig, bis daß man da eins reinkriegt?
Und muß das Objekt vorher beschichtet werden? Goldfilm? Zerstört das nicht etwa die Oberfläche?
Bye
Hansi
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Ist da irgendwo eine Eletronenquelle
(also analog eine Lichtquelle)
richtig, wie bei einer Braunschen Röhre (Fernseher). Mit Magnetlinsen wird der Elektronenstrahl fokusiert. Je feiner er ist und je kleiner das Gebiet, das er abrastert, desto höher die Vergrößerung.
die einen
Elektronenstrahl ganz dünn (vgl.
Laserstrahl) aufs Objekt draufprojiziert,
und ein Elektronendetektor ( = Kamera)
der erkennt, von wo das kommt, merkt sich
das alles und über eine Speichereinheit
wird das dann angezeigt???
Es ist ein simpler Elektronendetektor, der die Menge an Rückstreuelektronen mißt. Wenn du jetzt einen zweiten Elektronenstrahl nimmst, der syncron mit dem ersten läuft, diesen aber in einer echten Braunschen Röhre (Bildschirm) laufen läßt und ihn mit dem Signal des Detektors modulietst, erhälst Du das Bild. Für eine Aufnahme eines Fotos wird ganz fein abgetastet, darum sind sie so gut aufgelöst.
Hmm wie ist das überhaupt mit dem Vakuum.
Das dauert ja ewig, bis daß man da eins
reinkriegt?
Mit ner ordentlichen Vakuumpumpe (Turbomolekularpumpe, (ne Art Düsentriebwerk), dauert das nur ein paar Minuten
Und muß das Objekt vorher beschichtet
werden? Goldfilm? Zerstört das nicht etwa
die Oberfläche?
Normalerweise wird mit Gold beschichtet (besputtert). Dabei wird im Vakuum eine Goldscheibe mit Elektronen beschossen und winzige Goldpartikel „regnen“ auf die darunter liegende Probe. Aber die Methode ist ziemlich schonend. Es bedarf allerdings einiger Erfahrung sie ordentlich einzusetzen
Ist da irgendwo eine Eletronenquelle
(also analog eine Lichtquelle)
richtig, wie bei einer Braunschen Röhre
(Fernseher). Mit Magnetlinsen wird der
Elektronenstrahl fokusiert. Je feiner er
ist und je kleiner das Gebiet, das er
abrastert, desto höher die Vergrößerung.
Aha. Und ist dann da irgend eine Elektronik, die das steuert? Weil man kann da ja jede beliebige Vergrößerung einstellen.
Ist der Elektronendetektor so wie ein CCD-Chip gebaut, daß er merkt von wo das kommt, oder is dem das wurscht und da gibts nur eine „Detektor-Zelle“?
Hmm, eine Nebenfrage: Wieso kann man nicht das ganze Objekt mit Elektronen „beleuchten“ und das was reflektiert wird (ganz analog zu einer Auflicht-Aufnahmen) wird durch Linsen vergrößert?
Noch was: Folgender Versuchsaufbau (jetzt mit Licht). Ich stelle ein Objekt wo hin, und mache rundherum finster. Dann nehme ich einen Laser und beleuchte das, in dem ich ganz schnell drüberfahre, X-Y-Abtastung mit einem ganz kleinen Lichtpunkt. Schräg natürlich, aber das ganze Objekt punktweise beleuchten. Wenn ich das mittels einem normalen Fotoapparat mit einem normalen (evtl unempfindlicheren) Film mit Langzeitbelichtung aufnehme, ist das Bild dann genau so, als ob ich es mit normaler Beleuchtung anschaue?
… Vakuumkammer …
Kann man das Objekt irgendwie ferngesteuert drehen/bewegen???
… Beschichtung …
Wie dick ist die Gold-Beschichtung? nm? µm? Angström?
Hmm, wenn ich mir eine Fliege anschaue, dann muß die ja auch ins Vakuum. Hält die das aus? Die wird es doch sofort zerreißen wie einen Menschen im Weltall???
Ist der Elektronendetektor so wie ein
CCD-Chip gebaut, daß er merkt von wo das
kommt, oder is dem das wurscht und da
gibts nur eine „Detektor-Zelle“?
Da bin ich leider überfragt
Noch was: Folgender Versuchsaufbau (jetzt
mit Licht). Ich stelle ein Objekt wo hin,
und mache rundherum finster. Dann nehme
ich einen Laser und beleuchte das, in dem
ich ganz schnell drüberfahre,
X-Y-Abtastung mit einem ganz kleinen
Lichtpunkt. Schräg natürlich, aber das
ganze Objekt punktweise beleuchten. Wenn
ich das mittels einem normalen
Fotoapparat mit einem normalen (evtl
unempfindlicheren) Film mit
Langzeitbelichtung aufnehme, ist das Bild
dann genau so, als ob ich es mit normaler
Beleuchtung anschaue?
Gibt es sogar. Nennt sich Laserscan-Mikroskopie.
Kann man das Objekt irgendwie
ferngesteuert drehen/bewegen???
Kann man
… Beschichtung …
Wie dick ist die Gold-Beschichtung? nm?
µm? Angström?
Hängt von der Dauer des besputterns ab. Normalerweise sind es allerdings nur einige nm .
Hmm, wenn ich mir eine Fliege anschaue,
dann muß die ja auch ins Vakuum. Hält die
das aus? Die wird es doch sofort
zerreißen wie einen Menschen im
Weltall???
Normalerweise werden nur trockene Proben verwendet, weil sonst - platz.
Es gibt aber inzwischen Methoden, die so schonend sind, daß feuchte Proben verwendet werden können, sogar lebende Viecher. Einige hartgesottene überleben das sogar.
Hmm, eine Nebenfrage: Wieso kann man
nicht das ganze Objekt mit Elektronen
„beleuchten“ und das was reflektiert wird
(ganz analog zu einer Auflicht-Aufnahmen)
wird durch Linsen vergrößert?
Hmh, das wird wohl daran scheitern, daß die
eingestrahlten Elektronen ja in die
verschiedensten Richtungen gestreut werden.
Die alle wieder „zuzuordnen“ ist vermutlich
unmöglich.
Hmm, wenn ich mir eine Fliege anschaue,
dann muß die ja auch ins Vakuum. Hält die
das aus? Die wird es doch sofort
zerreißen wie einen Menschen im
Weltall???
Ja, das würde es sie. Deshalb müssen
„feuchte“ Proben (also z.B. menschliche,
tierische oder pflanzliche Zellen) erst mal
entwässert werden (passiert in mehreren
Schritten in Alkoholreihen), dann
gefriergetrocknet und schließlich
eingebettet in Harze zum Beispiel, damit man
sie schneiden kann.
Übrigens auch bei REM´s gibt´s eine Grenze
des Auflösungsvermögens: 3nm (auf einen
kleineren Durchmesser läßt sich der
Elektronenstrahl mit magnetischen Linsen
nicht fokussieren!)
Mhm. Aha. Würde das auch ohne besondere Vergrößerung funktionieren? Einfach Laserscan-Abbildung?
… Beschichtung …
Wie dick ist die Gold-Beschichtung? nm?
µm? Angström?
Hängt von der Dauer des besputterns ab.
Normalerweise sind es allerdings nur
einige nm .
Also ein paar Atomlagen. Erkennt man das, wenn man das Objekt so anschaut?
Muß man das Objekt in einem Reinraum haben? Oder kann man damit dann irgendwo rumlaufen und angucken?
Wozu ist das vergoldnen eigentlich notwendig? Werden sonst keine Elektronen reflektiert? Muß das Objekt dann „geerdet“ werden? Oder extra gut isoliert aufgebettet?
Normalerweise werden nur trockene Proben
verwendet, weil sonst - platz.
Es gibt aber inzwischen Methoden, die so
schonend sind, daß feuchte Proben
verwendet werden können, sogar lebende
Viecher. Einige hartgesottene überleben
das sogar.
Da is doch Vakuum drin? Wie kann das was überleben?
Wieso zerreißt es eigentlich Leute im Weltall? Ist das wirklich der Überdruck da drin? Dann müßte es ja auch Tiefseefische (ca. 10000m) zerreißen, wenn sie ins Museum kommen??? Oder ist das nur, weil das Wasser zu kochen beginnt und dadurch Dampfblasen macht???
Hui! Das geht dahin, mit den Fragen. Aber ich möchte das mal wirklich durch und durch kapieren.
Hmm, eine Nebenfrage: Wieso kann man
nicht das ganze Objekt mit Elektronen
„beleuchten“ und das was reflektiert wird
(ganz analog zu einer Auflicht-Aufnahmen)
wird durch Linsen vergrößert?
Hmh, das wird wohl daran scheitern, daß
die
eingestrahlten Elektronen ja in die
verschiedensten Richtungen gestreut
werden.
Die alle wieder „zuzuordnen“ ist
vermutlich
unmöglich.
Hmm, das Licht wird aber doch auch in alle Richtungen reflektiert, wenn man was beleuchtet? Oder haben da die Elektronen ein wesentlich ungerichteteres Verhalten?
Übrigens auch bei REM´s gibt´s eine
Grenze
des Auflösungsvermögens: 3nm (auf einen
kleineren Durchmesser läßt sich der
Elektronenstrahl mit magnetischen Linsen
nicht fokussieren!)
Aha. Ist das die de Broglie-Wellenlänge von Elektronen?
Mir ist da gestern noch was eingefallen. Und zwar mit der Elektronenbestrahlung und dem Detektor. Hmm, das kann so doch gar nicht funktionieren.
Wenn ein e-Strahl das Objekt sagen wir von links-oben (vgl. Lichteinfall vom Fenster) bestrahlt, dann wird er verschieden stark in alle möglichen Richtungen reflektiert. Genau so wie Licht.
Wenn der Stahl das Objekt jetzt von seiner Richtung her ganz einfach abscannt, der Detektor aber von vorne (no na, dort „sitzen“ wir ja und gucken uns das an) hinschaut, hat er ein Problem. so, wie Du gesagt hast, daß der einfach zum Helligkeitssteuern von einem Fernseher benutzt wird. Weil wenn der Fernseher da genau so wie der Elektronenstrahl mitmacht, ist das Bild ja total verzerrt. Is fraglich, ob man da überhaupt was erkennt.
Hmm, da hab ich noch ein Loch in meinem Kopf. Versteh ich nicht.
also das rtm (oder engl. stm wie scanning…) ist nicht wirklich ein elektronenmikroskop…
man bringt eine sehr duenne spitze, die in der hoehe sehr fein steuerbar ist (meisst durch piezoaktuatoren) sehr nah ueber die probe. zwischen probe und spitze wird eine spannung angelegt, und es stellt sich ein tunnelstrom ein, der vom abstand abhaengt (genauen zusammenhang muesste ich nachschauen…).
die nadel faehrt in zeilen die gesammte probe ab, waehrend eine regelschleife den tunnelstrom konstannt haelt, indem die nadel auf und ab bewegt wird (abstand zur oberflaeche bleibt ja gleich). die stellgroesse (die z-koordinate der nadel) gibt dir dann quasi ein reliefbild der oberflaeche…
Und wo wir gerade dabei sind: Wenn man das ganze mit einer über der Probe schwingenden Sonde macht, die nicht auf den Tunneleffekt angewiesen ist, kann man auch nichtleitende Oberflächen untersuchen und das Ganze nennt sich „Rasterkraftmikroskop“.
Christian
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