Rasterelektronenmikroskop und die Strahlenart - Hintergrundinformationen

Wie ein Rasterelektronenmikroskop funktioniert

• Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) wird in erster Linie zur Untersuchung der Oberflächen von Materialien verwendet. 
• Viele Geräte sind auch mit einem EDX-Detektor für die energiedispersive Röntgenspektroskopie ausgestattet, mit dem die chemische Zusammensetzung der Probe untersucht werden kann.
• Mit dem Rasterelektronenmikroskop kann eine bis zu 100.000-fache Vergrößerung erreicht werden. Damit liegt es im Vergrößerungsbereich zwischen dem Lichtmikroskop und dem Transmissionselektronenmikroskop.
• Im oberen Teil des REM befindet sich der Kathodenraum. Die darin befindliche Kathode wird so weit aufgeheizt, dass Elektronen aus ihr austreten. Diese Elektronen werden gebündelt und mit einer Beschleunigungsspannung von 10 - 30 kV zur Probe hin beschleunigt. Dieser Strahl aus Elektronen heißt Primärstrahl (bei ihm handelt es sich um die erste Strahlenart im REM). 
• Der Primärstrahl wird über Ablenkspulen über die Probenoberfläche geführt (gerastert). Trifft der Elektronenstrahl auf die Oberfläche der Probe, wechselwirken die Elektronen mit den Atomen in der Probe und es entstehen verschiedene Strahlenarten, die von Detektoren gemessen werden können. 

Die verschiedenen Strahlenarten

• Die wichtigste Informationsquelle sind die sogenannten Sekundärelektronen. Sie entstehen durch Wechselwirkung des Primärstrahls mit den oberflächennahen Atomen und haben eine Energie von wenigen Elektronenvolt. Sie bilden die Topografie der Probe ab. Dem Detektor zugewandte Flächen erscheinen hell, abgewandte Flächen dunkel. Man spricht vom Flächenneigungskontrast. 
• Des Weiteren können zur Bildgebung rückgestreute Elektronen verwendet werden. Dabei handelt es sich um Elektronen aus dem Primärstrahl, die von der Probe zurückgestreut werden. Die Intensität der rückgestreuten Elektronen ist abhängig von der Ordnungszahl Z der Oberflächenatome. Schwere Atome streuen die Elektronen stärker als leichte, sodass Bereiche, in denen schwere Atome vorliegen, heller abgebildet werden. Dies nennt man Z- oder Materialkontrast. Somit kann man von der Oberfläche Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung ziehen.