Universitäre Service-Einrichtung für Transmissionselektronenmikroskopie
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Chemische Charakterisierung

Qualitative und quantitative chemische Charakterisierung kann in den Rasterelektronenmikroskopen (SEM) mittels energiedispersiver Röntgenanalyse (EDX), in den Transmissionselektronenmikroskopen (TEM) darüberhinaus auch mit Energieverlustspektrometrie (EELS) durchgeführt werden.

EDX Elemental Mapping (Cr-C Ausscheidungen in einer Ni-Cr Metalllegierung).

Energiedispersive Röntgenmikroanalyse (EDX)

Durch den Elektronenstrahl des SEMs bzw. TEMs angeregt, wird in der Probe lokal charakteristische Röntgenstrahlung erzeugt und mit speziellen Detektoren analysiert.

Mit dieser Untersuchungstechnik können chemische Elemente ab Ordnungszahl 5 (Bor) bestimmt werden.

Speziell im TEM sind höchste Ortsauflösungen erzielbar.

Darüberhinaus sind Linienprofile und chemische Verteilungsbilder möglich.

EELS Spektrum von BN

Elektronen-Energieverlustspektrometrie (EELS)

Beim Durchdringen der Probe verlieren die Elektronen Energie, da sie inelastische Streuprozesse anregen. Diese können Plasmonenanregungen, Ionisationen, Augeranregungen, thermische Anregungen,... sein. Je nach Stoßprozess und Zusammensetzung der Probe entsteht so ein spezifisches Energieverlustspektrum. Dieses kann dann u.a. zur chemischen Analyse herangezogen werden.

EELS kann als Ergänzung zu EDX verstanden werden, da es besonders gut für leichte Elemente funktioniert, die für EDX nicht mehr gut zugänglich sind.

Mit EELS kann chemische Information mit Nanometerauflösung gewonnen werden.

Ein weiterer Vorteil von EELS ist, dass das Energieverlustspektrum Informationen über optische, magnetische und elektronische Zustände beinhaltet.

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EFTEM Bild einer Al-Si Grenzschicht

Energiegefiltere Transmissionselektronenmikroskopie (EFTEM)

Ähnlich der Elektronen-Energieverlustspektrometrie werden im Energiegefilterten TEM (EFTEM) -Modus nur jene Elektronen zur Abbildung benützt, die eine bestimmte (vom Operator zu wählende) Energie verloren haben.

Die Abbildung zeigt eine Falschfarbendarstellung einer Al-Si Grenzschicht in einer Solarzelle, welche oxidiert ist. Aufgund der einzelnen "elemental maps" kann geschlossen werden, dass die Oxidationsschicht aus Aluminiumoxid besteht.

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