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Malte (Diskussion | Beiträge) |
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<nowiki>Zur Anregung der Halbleiterelektronen vom Valenzband ins Leitungsband wird ein Elektronenstrahl generiert, der anschließend durch die Emission in der Kathode und Beschleunigung durch ein elektrisches Feld auf die Probe trifft und diese dazu anregt elektromagnetische Strahlung auszusenden und Licht zu emittieren. Der Elektronenstrahl verursacht also einen Quantensprung eines Elektrons. Dadurch wird das Elektron in ein höheres Niveau gehoben und durchwandert den Festkörper (zufällig). </nowiki> | <nowiki>Zur Anregung der Halbleiterelektronen vom Valenzband ins Leitungsband wird ein Elektronenstrahl generiert, der anschließend durch die Emission in der Kathode und Beschleunigung durch ein elektrisches Feld auf die Probe trifft und diese dazu anregt elektromagnetische Strahlung auszusenden und Licht zu emittieren. Der Elektronenstrahl verursacht also einen Quantensprung eines Elektrons. Dadurch wird das Elektron in ein höheres Niveau gehoben und durchwandert den Festkörper (zufällig). </nowiki> | ||
Der Beschuss führt zu unterschiedlichen Erscheinungen (Absorption, Reflexion, Bildung von Sekundärelektronen, Röntgenstrahlung und Lumineszenzerscheinungen im UV, UV-VIS und IR Bereich. | Der Beschuss führt zu unterschiedlichen Erscheinungen (Absorption, Reflexion, Bildung von Sekundärelektronen, Röntgenstrahlung und Lumineszenzerscheinungen im UV, UV-VIS und IR Bereich). | ||
Nach der Anregung fallen die Elektronen bereits nach | Nach der Anregung fallen die Elektronen bereits nach kurzer Zeit wieder in ihren Ausgangszustand zurück. Die Probe sendet ein charakteristisches Strahlenspektrum aus, da die Emission in Form von Photonen ausgestrahlt wird, wenn der Energiequant zwischen den zwei Energieniveaus einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Energie der Photonen entspricht genau der Energiedifferenz des Elektronenübergangs. Reicht der Energiequant nicht aus, um den Schwellenwert zu überschreiten, wird die Energie unter Wärmebildung absorbiert. | ||
Ursachen der Kathodolumineszenz sind Fehler im Kristallgitter von Mineralen, Fremdatome und der allgemeine Chemismus von stöchiometrisch reinen Kristallen.</p> | Ursachen der Kathodolumineszenz sind Fehler im Kristallgitter von Mineralen, Fremdatome und der allgemeine Chemismus von stöchiometrisch reinen Kristallen.</p> | ||
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<li>der bei der Präparation verwendete Kleber muss hitzebeständig sein</li> | <li>der bei der Präparation verwendete Kleber muss hitzebeständig sein</li> | ||
<li>glatte Oberflächen von Vorteil bei An- und Dünnschliffen</li> | <li>glatte Oberflächen sind von Vorteil bei An- und Dünnschliffen</li> | ||
<li>Probe muss so groß sein, dass ein repräsentativer Teil gemessen werden kann oder daraus ein Dünnschliff hergestellt werden kann</li> | <li>Probe muss so groß sein, dass ein repräsentativer Teil gemessen werden kann oder daraus ein Dünnschliff hergestellt werden kann</li> | ||
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==Fehlerquellen== | ==Fehlerquellen== | ||
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.Neben den Ionen können auch die Eigenschaften der Probe oder die Arbeitsbedingungen der Elektronenquelle die Farbe und Intensität der Lumineszenz verändern. | 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. Neben den Ionen können auch die Eigenschaften der Probe oder die Arbeitsbedingungen der Elektronenquelle die Farbe und Intensität der Lumineszenz verändern. | ||
===Bei der Aufbereitung=== | ===Bei der Aufbereitung=== | ||
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<li>Chromatische Fehler durch das Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl (Kippung in einem Neigungswinkel ungleich 90°)</li> | <li>Chromatische Fehler durch das Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl (Kippung in einem Neigungswinkel ungleich 90°)</li> | ||
<li>Dünnschliff sollte parallel sein und keinen Keil darstellen, deshalb muss die Probe optimal geschliffen und poliert sein (Check im Auflichtmikroskop)</li> | <li>Dünnschliff sollte parallel sein und keinen Keil darstellen, deshalb muss die Probe optimal geschliffen und poliert sein (Check im Auflichtmikroskop)</li> | ||
<li>inkorrektes Einlegen der Probe in das | <li>inkorrektes Einlegen der Probe in das Rasterelektronenmikroskop</li> | ||
<li>Fehler durch den Kleber; ACHTUNG: wenn der Elektronenstrahl zu lange auf die Probe gelenkt wird verdampft der Kleber und verdreckt anschließend die Säule</li> | <li>Fehler durch den Kleber; ACHTUNG: wenn der Elektronenstrahl zu lange auf die Probe gelenkt wird verdampft der Kleber und verdreckt anschließend die Säule</li> | ||
<li>Verwendung von zu viel Leitsilber - ggf. Cu- oder | <li>Verwendung von zu viel Leitsilber - ggf. Cu- oder Graphit-Band verwenden</li> | ||
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==Einsatzbereiche== | ==Einsatzbereiche== | ||
Die Kathodolumineszenz ist eine einfache Methode, schnelle Ergebnisse zu erlangen. Durch die Kombinationsmöglichkeit mit einem | Die Kathodolumineszenz ist eine einfache Methode, schnelle Ergebnisse zu erlangen. Durch die Kombinationsmöglichkeit mit einem Rasterelektronenmikroskop können scharf aufgelöste Bilder aufgenommen werden und die Strukturen innerhalb der Kristalle werden sichtbar. | ||
Aufgrund dieser Charakteristika findet die | Aufgrund dieser Charakteristika findet die Kathodolumineszenz breitgefächerte Anwendung. Hier werden einige Bereiche aufgelistet: | ||
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<li>Die Geologie, Mineralogie und die Materialwissenschaften verwenden | <li>Die Geologie, Mineralogie und die Materialwissenschaften verwenden Kathodolumineszenz als Zusatztool für das Rasterelektronenmikroskop um Internstrukturen von Kristallen und Mineralen zu charakterisieren</li> | ||
<li>Standardmethode für die Analyse der Realstruktur und Kristallchemie von Festkörpern</li> | <li>Standardmethode für die Analyse der Realstruktur und Kristallchemie von Festkörpern</li> | ||
<li>Mikrostrukturelle Charakterisierung von Gesteinen</li> | <li>Mikrostrukturelle Charakterisierung von Gesteinen</li> |