- Scanning Helium Ion Microscope
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Ein Helium-Ionen-Mikroskop (auch: Scanning Helium Ion Microscope, SHIM) ist ein bildgebendes Verfahren, welches darauf basiert, dass ein Helium-Ionen-Strahl das zu untersuchende Objekt abtastet[1]. Das Verfahren ähnelt dem eines Rasterelektronenmikroskops.
Inhaltsverzeichnis
Aufbau und Strahlerzeugung
In der tiefgekühlten, unter Hochvakuum stehenden Apparatur, wird ein Strahl von Helium-Ionen verwendet; dieser wird von einer spitzen Wolfram-Nadel durch eine angelegte Hochspannung in dem dadurch entstehenden, starken elektrischen Feld erzeugt. Helium-Atome geben (durch den Tunneleffekt) Elektronen an die Wolfram-Nadel ab und werden dann von der Nadel wegbeschleunigt. Der Helium-Ionen-Strahl wird präpariert (d. h. gebündelt und gerichtet) und auf das zu untersuchende Material gelenkt. Gemessen werden die Intensitäten des durch die Probe durchgehenden Strahles und des von der Probe reflektierten Strahles, sowie die Zahl der erzeugten Sekundärelektronen.
Vergleich mit einem Rasterelektronenmikroskop
Die Technologie des SHIM hat mehrere Vorteile gegenüber dem Rasterelektronenmikroskop:
- Aufgrund der kurzen De-Broglie-Wellenlänge der Helium-Ionen ist es möglich, eine feinere Auflösung zu erreichen.
- Zudem treten zwischen dem Ionenstrahl und der Probe weniger Wechselwirkungen auf, wodurch ein besserer Kontrast zwischen unterschiedlichen Materialien erreicht werden kann.
- Im Vergleich zu einem Rasterelektronenmikroskop ist die sekundäre Elektronen-Ausbeute relativ hoch. Die Zahl der detektierten Sekundärelektronen bestimmt den Grauwert jedes einzelnen Bildelements. Die Detektoren liefern informationsreiche Bilder, die topographische, materielle, kristallographische und elektrische Eigenschaften der Probe wiedergeben.
Vergleich zu anderen Focused-Ion-Beam-Mikroskopen
Wenn andere Gase verwendet werden (z. B. Neon, Gallium), dann liegt der Schwerpunkt der Anwendung üblicherweise eher auf Reinigung oder Mikrofräsen der Oberfläche. Im Gegensatz zu solchen Ionenstrahlen gibt es auf Grund der relativ leichten Masse der Helium-Ionen keine erkennbaren Schäden der Probe durch oberflächliches Abtragen oder Veränderungen der Probe.
Bei den seit 2007[2][3] auf dem Markt befindlichen Mikroskopen wird eine Vergrößerung von bis zu einer Million Mal und eine Auflösung von mindestens 0,75 nm angegeben[4]. Ein Auflösungsrekord von 0,24 nm wurde am 21. November 2008 bekanntgegeben.[5][6]
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ Nanotechwire press release announcing new microscope, retrieved December 13, 2006
- ↑ http://www.azonano.com/news.asp?newsID=4667
- ↑ http://www.labtechnologist.com/news/ng.asp?n=78339-carl-zeiss-alis-corporation-orion-helium-ion-sem
- ↑ Carl Zeiss SMT AG – Nano Technology Systems Division: Orion PLUS Essential Specification (abgerufen am 24. Oktober 2008)
- ↑ Fabtech.org: Microscopy resolution record claimed by Carl Zeiss, 21. November 2008 (abgerufen am 22. November 2008)
- ↑ Carl Zeiss SMT Press Release: Carl Zeiss Sets New World Record in Microscopy Resolution Using Scanning Helium Ions, 21. November 2008 (abgerufen am 22. November 2008)
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