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Rasterelektronenmikroskopie

Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ist eine bildgebende Methode, die es ermöglicht, Objekte mit Hilfe von Elektronen in Vergrößerungen zwischen 100 bis maximal 1.000.000 abzubilden.


Thomas Heinig am Rasterelektronenmikroskop
Thomas Heinig am Rasterelektronenmikroskop
Foto: HZDR

Geräteausstattung

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie verfügt über zwei Rasterelektronenmikroskope (FEI Quanta 650F MLA-FEG), die vor allem für die Mineralliberationsanalyse (MLA) zum Einsatz kommen.

Anwendung

  • Abbildung von Oberflächen
  • Erkennen von Bruchtypen und Bruchverläufen
  • Darstellung der Teilchenmorphologie
  • Vermessung von Teilchengrößen und Strukturen

Kennwerte

  • Messungen im Sekundär- (SE) und Rückstreuelektronenkontrast (BSE)
  • Elektronenstrahl-Auflösung 1.0 nm bei 30 kV (SE), 2.5 nm bei 30 kV (BSE)
  • zerstörungsfrei
  • Größe der Probenbühne: 150 mm

Probenanforderung

  • fest, kohlenstoffbedampft und vakuumstabil
  • Probentypen:
    • Rundpräparate 25, 30 oder 40 mm
    • Dünn- und Dickschliffe 28 x 48 mm
    • Einzelproben 15 x 15 cm

Rasterelektronenmikroskopie Schema
Rasterelektronenmikroskopie Schema
Foto: Thomas Heinig

Funktionsweise

Um ein REM-Bild zu erzeugen, tastet ein sehr eng gebündelter Primärelektronenstrahl die Oberfläche einer Probe ab. Der Beschuss bewirkt, dass Sekundärelektronen (SE) aus der Oberfläche freigesetzt und ein anderer Teil der Primärelektronen von der Probe zurückgestreut wird (Rückstreuelektronen, BSE).

Während Sekundärelektronen eine Energie kleiner als 50 eV besitzen, weisen Rückstreuelektronen deutlich höhere Energien auf. Die verschiedenen Elektronen werden deshalb mit Hilfe von zwei unterschiedlichen, ernergieselektiven Detektoren nachgewiesen.

Danach werden die detektierten Elektronen in Signale umgewandelt, verstärkt und auf einem Monitor sichtbar gemacht. Das Ergebnis ist eine überaus plastisch wirkende Oberflächenabbildungen. Da Sekundärelektronen nur aus sehr oberflächennahen Bereichen austreten können, ist die Auflösung des entsprechenden Bildes sehr gut. Sie liegt im Bereich von 5 bis zu 10 nm. Rückstreuelektronen werden in größeren Tiefen generiert. Deshalb ist die Auflösung des entsprechenden Bildes deutlich schlechter. Im Vergleich zu optischen Mikroskopen ist die Schärfentiefe eines Rasterelektronenmikroskops sehr groß.