LEEM

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Das niederenergetische Elektronenmikroskop ist ein Gerät zur Untersuchung von Oberflächenstrukturen mittels Elektronen, das von Ernst Bauer schon 1962 erfunden wurde, aber erst 1985 vollständig entwickelt gewesen ist. Mit seiner Hilfe können atomar glatte Oberflächen, Atom-Oberflächen-Wechselwirkungen und dünne (kristalline) Filme mikroskopiert werden.

Abbildungssystem

Elektronen werden aus einer Elektronenkanone mit 15–20 keV emittiert, mittels einer Kondensatorlinse fokussiert und durch einen magnetischen Strahlteiler (60° oder 90°) geschickt. Die schnellen Elektronen fliegen durch eine Objektivlinse und werden in Richtung der Probenoberfläche, die auf einem Potential ähnlich dem der Elektronenkanone liegt, abgebremst. Dadurch sind die Elektronen nun oberflächensensitiv (1–100 eV) und die Oberflächentiefe kann durch Variation der Elektronenenergie (Differenz Probenpotential/Elektronenkanonen-Potential abzüglich Austrittsarbeit der Probe). Die zurückgestreuten Elektronen fliegen wieder durch die Kondensatorlinse (deren Potential auf Masse liegt), beschleunigen zur Elektronenkanone und durchlaufen erneut den Strahlteiler. Nun entfernen die Elektronen sich von der Kondensatoroptik und fliegen in die Projektorlinse. Die Projektion der Fokalebene der Objektivlinse durch eine Zwischenlinse in die Objektebene der Projektorlinse ergibt ein Beugungsmuster (LEED – Low Energy Electron Diffraction) in der Bildebene, das auf verschiedene Weisen aufgenommen werden kann. Die Intensitätsverteilung des Beugungbildes hängt von der Probenoberfläche ab und ist unmittelbare Auswirkung der Wellennatur des Elektrons. Die Einzelintensitäten der Beugungs-Spots können durch Ausschalten der Zwischenlinse und Einfügen einer Kontrast-Apertur gemessen werden.

Auf diese Weise können dynamische Oberflächenprozesse zeitaufgelöst werden.

Unterschiede zur gewöhnlichen Elektronenmikroskopie

Die Probe muss von der Seite der Bildgebungsoptik beleuchtet werden, da Materialien für niederenergetische Elektronen nicht transparent sind. Zur Teilung des einfallenden und gestreuten Strahles wird ein magnetisches Elektronenprisma verwendet, das Elektronen sowohl aus als auch in die Elektronenstrahlebene fokussiert, um Störungen im Bild zu vermeiden.

Des weiteren wird das Potential der Probe nicht auf Masse gehalten, sondern durch eine elektronische Immersions-Objektivlinse nahe dem der Elektronenkanone gebracht, um die Elektronen zu verlangsamen. Zudem muss das Gerät unter Ultrahochvakuum (UHV) arbeiten. Kategorie:Elektronenmikroskopie