Atomar auflösende TEM

Atomare Auflösung im Transmissionselektronenmikroskop

Zusammenfassung

In diesem Versuch werden Sie sowohl die Grundlagen der konventionellen und Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM) theoretisch kennenlernen, als auch an einem aberrationskorrigierten hochmodernen STEM unter Betreuung selbstständig arbeiten.

Ziel ist es,

• grundlegende Einblicke in die Entwicklung und den Aufbau von TEMs zu erhalten,
• die Abbildung mittels Elektronenlinsen strahlen- und wellenoptisch zu begreifen,
• die Abhängigkeit der Streuintensität von Streuwinkel und Kernladungszahl im einfachen Modell (Mott/Rutherford-Streuung) zu verstehen,
• eine Einführung in die Justage des Mikroskops zu erhalten, sodass eine Auflösung von 70pm erreicht wird,

um dann selbstständig

1. atomar auflösende STEM-Z-Kontrastaufnahmen einer Nanostruktur zu machen,
2. mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) im STEM-Modus herauszufinden, aus welchen chemischen Elementen die Nanostruktur besteht,
3. unter Verwendung der charakteristischen Abhängigkeit der Streuintensität im Rahmen der Mott/Rutherford-Streuung die lokale chemische Konzentration atomar aufgelöst zu bestimmen.

Sie arbeiten in diesem Versuch mit einem hochmodernen STEM Gerät vom Typ Titan Themis des Herstellers FEI/Thermo Fisher, das in der aktuellen Spitzenforschung verwendet wird. Es verfügt über einen Aberrationskorrektor für die Linsenfehler der Objektivlinse im STEM Modus und erreicht eine Punktauflösung von ca.~0.7Å.