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| Ausgabeformat = Bild, Spektrum, Euler Winkel, Polfiguren, Maps… | | Ausgabeformat = Bild, Spektrum, Euler Winkel, Polfiguren, Maps… | ||
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Physikalische Methode zur Bestimmung von Oberflächen oder Elementzusammensetzungen. | Physikalische Methode zur Bestimmung von Oberflächen oder Elementzusammensetzungen. | ||
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==Grundprinzip== | |||
<div class="blocksatz"> Das Rasterelektronenmikroskop ist eine Methodik rückgestreute Sekundärelektronen einer Probe bildhaft darzustellen. | <div class="blocksatz"> Das Rasterelektronenmikroskop ist eine Methodik rückgestreute Sekundärelektronen einer Probe bildhaft darzustellen. | ||
Zuerst wird ein primärer Elektronenstrahl generiert, der Richtung Probe beschleunigt wird um diese abzurastern. Die Wechselwirkung der Elektronen des Primärstrahls und den Atomen der Probe erzeugt eine Vielfalt an Signalen, die in untenstehender Abbildung gekennzeichnet sind. Die Streuprozesse werden in eine inelastische und eine elastische Streuung innerhalb von festen Körpern unterteilt. Durch eine zickzack Bewegung der Elekronen in der Probe werden die Rückstreuelektronen entweder abgespalten oder verharren innerhalb der Probe. Die am meisten genutzten Signale sind die Sekundärelektronen (SE), die Rückstreuelektronen (Back Scattered Electrons BSE) und die Röntgenstrahlung (EDS, eng. EDX). | Zuerst wird ein primärer Elektronenstrahl generiert, der Richtung Probe beschleunigt wird um diese abzurastern. Die Wechselwirkung der Elektronen des Primärstrahls und den Atomen der Probe erzeugt eine Vielfalt an Signalen, die in untenstehender Abbildung gekennzeichnet sind. Die Streuprozesse werden in eine inelastische und eine elastische Streuung innerhalb von festen Körpern unterteilt. Durch eine zickzack Bewegung der Elekronen in der Probe werden die Rückstreuelektronen entweder abgespalten oder verharren innerhalb der Probe. Die am meisten genutzten Signale sind die Sekundärelektronen (SE), die Rückstreuelektronen (Back Scattered Electrons BSE) und die Röntgenstrahlung (EDS, eng. EDX). | ||
Bei der '''elastischen Streuung''' erhalten die abgelenkten Elektronen keinen Energieverlust, sondern werden nur aus ihrer Bahn gelenkt. Diese Eigenschaft ist v.a. bei den BSE von enormer Bedeutung. | Bei der '''elastischen Streuung''' erhalten die abgelenkten Elektronen keinen Energieverlust, sondern werden nur aus ihrer Bahn gelenkt. Diese Eigenschaft ist v.a. bei den BSE von enormer Bedeutung. | ||
Bei der '''inelastischen Streuung''' werden Elektronen abgelenkt und ein Teil ihrer kinetischen Energie an die Atome der Probe übertragen. Dabei verlassen die SE über mehrere Wechselwirkungen die Außenschale der Probe und werden in einem charakteristischen Winkel abgespalten. Der Prozess kann detektiert werden und bildhaft im REM dargestellt werden. | Bei der '''inelastischen Streuung''' werden Elektronen abgelenkt und ein Teil ihrer kinetischen Energie an die Atome der Probe übertragen. Dabei verlassen die SE über mehrere Wechselwirkungen die Außenschale der Probe und werden in einem charakteristischen Winkel abgespalten. Der Prozess kann detektiert werden und bildhaft im REM dargestellt werden. | ||
Für die '''bildgebenden Methoden''' eines konventionellen REMs werden meist SE und BSE genutzt. | Für die '''bildgebenden Methoden''' eines konventionellen REMs werden meist SE und BSE genutzt. | ||
Die '''Sekundärelektronen (SE)''' liefern die beste Auflösung, da das Auffangen der Sekundärelektronen im Detektor vom Neigungswinkel abhängt und dadurch Topographiekontraste entstehen. Aufgrund der geringen Energie der Sekundärelektronen(< 50 eV) können diese die Probe nur aus sehr geringen Tiefen verlassen, wodurch die höhere Auflösung der SE im Gegensatz zu den BSE zustande kommt. Bei den '''rückgestreuten Elektronen (BSE)''' ist die Ausbeute abhängig von der Kernladungszahl der Probe. Hohe bis mittlere Kernladungszahlen erhöhen die Ausbeute und damit die Rückstreuung. </div> | Die '''Sekundärelektronen (SE)''' liefern die beste Auflösung, da das Auffangen der Sekundärelektronen im Detektor vom Neigungswinkel abhängt und dadurch Topographiekontraste entstehen. Aufgrund der geringen Energie der Sekundärelektronen(< 50 eV) können diese die Probe nur aus sehr geringen Tiefen verlassen, wodurch die höhere Auflösung der SE im Gegensatz zu den BSE zustande kommt. Bei den '''rückgestreuten Elektronen (BSE)''' ist die Ausbeute abhängig von der Kernladungszahl der Probe. Hohe bis mittlere Kernladungszahlen erhöhen die Ausbeute und damit die Rückstreuung. </div> | ||
Bei der '''energiedispersiven Röntgenanalyse''' (EDS/ eng. EDX) werden Röntgenstrahlen nach der Bestrahlung detektiert und erhält die Elementzusammensetzung der Probe. | Bei der '''energiedispersiven Röntgenanalyse''' (EDS/ eng. EDX) werden Röntgenstrahlen nach der Bestrahlung detektiert und erhält die Elementzusammensetzung der Probe. | ||
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</ul> | </ul> | ||
==Spezielle Anforderungen an die Probennahme und –aufbereitung, Reinigung== | |||
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<li>repräsentative Probenahme</li> | <li>repräsentative Probenahme</li> | ||
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==Probenaufbereitung== | |||
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==Fehlerquellen== | |||
===Bei der Aufbereitung=== | |||
<div class="blocksatz">Es können sehr viele Fehler bei der Messung entstehen, wenn unsauber gearbeitet wird oder die genaue Messmethode nicht verstanden wurde. Man kann neben einer ausführlichen Literaturrecherche auch den Gerätebetreuer um Hilfe bitten um grobe Fehler zu vermeiden.</div> | <div class="blocksatz">Es können sehr viele Fehler bei der Messung entstehen, wenn unsauber gearbeitet wird oder die genaue Messmethode nicht verstanden wurde. Man kann neben einer ausführlichen Literaturrecherche auch den Gerätebetreuer um Hilfe bitten um grobe Fehler zu vermeiden.</div> | ||
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</ul> | </ul> | ||
===Bei der chemischen Analytik=== | |||
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<li> Bei EDS Messungen können keine volatilhaltigen Minerale gemessen werden, da die Analyse auf 100% normiert wird und der in der Analyse fehlenden Volatile die Analyse verfälschen würden </li> | <li> Bei EDS Messungen können keine volatilhaltigen Minerale gemessen werden, da die Analyse auf 100% normiert wird und der in der Analyse fehlenden Volatile die Analyse verfälschen würden </li> | ||
<li> Die Nachweisempfindlichkeit liegt bei 0,1 % (ab Z > 10 (Na), für leichte Elemente schlechter) | <li> Die Nachweisempfindlichkeit liegt bei 0,1 % (ab Z > 10 (Na), für leichte Elemente schlechter) </li> | ||
<li> Die energiedispersive bring es mit sich, dass die Linien bzw. Peaks bestimmter Elemente im Spektrum überlagern wie z.B. Barium und Titan oder Arsen und Blei. Diese können nur mit wellenlängendispersiven Methoden (WDS), z.B. Elektronenstrahlmikrosonde (EMS, eng. EMPA) analysiert werden </li> | <li> Die energiedispersive bring es mit sich, dass die Linien bzw. Peaks bestimmter Elemente im Spektrum überlagern wie z.B. Barium und Titan oder Arsen und Blei. Diese können nur mit wellenlängendispersiven Methoden (WDS), z.B. Elektronenstrahlmikrosonde (EMS, eng. EMPA) analysiert werden </li> | ||
</ul> | </ul> | ||
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</ul> | </ul> | ||
==Auswertung== | |||
<div class="blocksatz">Für die Auswertung gibt es verschiedene Methoden. Je nach Analyseschwerpunkt werden visuelle Auswertungen durch direkten Anschluss an Monitore oder Spektrenanalysen durch EDX Analyse Methoden erschlossen (Eggert F., 2005).</div> | <div class="blocksatz">Für die Auswertung gibt es verschiedene Methoden. Je nach Analyseschwerpunkt werden visuelle Auswertungen durch direkten Anschluss an Monitore oder Spektrenanalysen durch EDX Analyse Methoden erschlossen (Eggert F., 2005).</div> | ||
==Einsatzbereiche== | |||
<div class="blocksatz">Einsatzbereiche befinden sich sowohl in den Geowissenschaften als auch in anderen bautechnisch relevanten Branchen wie z.B. in den Materialwissenschaften zur Mineralbestimmung. | <div class="blocksatz">Einsatzbereiche befinden sich sowohl in den Geowissenschaften als auch in anderen bautechnisch relevanten Branchen wie z.B. in den Materialwissenschaften zur Mineralbestimmung. | ||
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</ul> | </ul> | ||
==Vorteile== | |||
Das REM ist eine sinnvolle Grundlage für qualitativ hochwertige Aussagen über Proben. | Das REM ist eine sinnvolle Grundlage für qualitativ hochwertige Aussagen über Proben. | ||
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</ul> | </ul> | ||
==Nachteile== | |||
Die chemische Analytik ist nur semiqantitativ (EMPA). | Die chemische Analytik ist nur semiqantitativ (EMPA). | ||
==Verzeichnis von Normen und Richtlinien== | |||
<div class="blocksatz">Nachfolgend wird ein kleiner Auszug der Normen und Richtlinien des Rasterelektronenmikroskops aufgeführt. Bitte beachte, dass es in vielen Bereichen – insbesondere in der Industrie und im Umweltbereich, genormte Verfahren gibt. </div> | <div class="blocksatz">Nachfolgend wird ein kleiner Auszug der Normen und Richtlinien des Rasterelektronenmikroskops aufgeführt. Bitte beachte, dass es in vielen Bereichen – insbesondere in der Industrie und im Umweltbereich, genormte Verfahren gibt. </div> | ||
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</ul> | </ul> | ||
==Ausstattung an der LMU== | |||
*[https://www.geologie.geowissenschaften.uni-muenchen.de/einrichtungen/raster/index.html| Rasterelektronenmikroskop] | *[https://www.geologie.geowissenschaften.uni-muenchen.de/einrichtungen/raster/index.html| Rasterelektronenmikroskop] | ||
==Lehrveranstaltungen== | |||
[[High Resolution Microscopic Methods|High Resolution Microscopy]] (Master Geology, Geomaterialien und Geochemie) | *[[High Resolution Microscopic Methods|High Resolution Microscopy]] (Master Geology, Geomaterialien und Geochemie) | ||
==Literatur== | |||
*Jimenez J. & Tomm J.W. (2016): Spectroscopic Analysis of Optoelectronic Semiconductors. – 317 p.; Switzerland (Springer).<br> | *Jimenez J. & Tomm J.W. (2016): Spectroscopic Analysis of Optoelectronic Semiconductors. – 317 p.; Switzerland (Springer).<br> | ||
*Biermann H. & Krüger L. (2015): Moderne Methoden der Werkstoffprüfung. – S. 440; Weinheim (Wiley-VCH).<br> | *Biermann H. & Krüger L. (2015): Moderne Methoden der Werkstoffprüfung. – S. 440; Weinheim (Wiley-VCH).<br> | ||
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*Reimer L. & Pfefferkorn G. (1973): Rasterelektronenmikroskopie. – Berlin-Heidelberg (Springer). | *Reimer L. & Pfefferkorn G. (1973): Rasterelektronenmikroskopie. – Berlin-Heidelberg (Springer). | ||
==Referenzen== | |||
<references /> | |||
==AutorInnen== | ==AutorInnen== | ||
{{Autor|1= | {{Autor|1= Theresa Mond}} | ||
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[[Kategorie:Analytik Methoden]] | [[Kategorie:Analytik Methoden]] |