Techniklexikon

Electron Channeling Contrast

Laboratoriumsmethoden und -geräte, ECC, Kontrastverfahren in der Elektronenmikroskopie bei der Untersuchung kristalliner Substanzen. Im Gegensatz zu amorphen Materialien, bei denen die Anzahl der transmittierten und rückgestreuten Elektronen nur von der Anzahl der Atome innerhalb der Probe abhängt, hängen die Intensitäten der rückgestreuten bzw. transmittierten Elektronen bei kristallinen Proben auch vom Bestrahlungswinkel ab. Falls die Elektronen unter statistisch verteilten Winkeln auf eine Probe treffen, ist die Wahrscheinlichkeit gross, dass Elektronen in Kernnähe geraten und dort elastisch aus dem Gitter gestreut werden. Trifft ein räumlich kohärenter Elektronenstrahl auf eine kristalline Probe, so können die Elektronen unter günstigen Winkelbedingungen einen Kanal finden, dessen Potentialwände die Elektronen durch den Kristall leiten. Die Symmetrie kristalliner Proben ermöglicht eine grosse Zahl von Gitterebenen, zwischen denen die Elektronen solche Potentialkanäle nutzen können. Die Winkel zwischen Strahlrichtung und Symmetrieachse des Kristalls, unter denen das Electron-Channeling funktioniert, müssen der Bragg-Bedingung  genügen, wobei l die De-Broglie-Wellenlänge der Elektronen und d_hkl der Abstand der Gitterebenen mit den Miller-Indizes (hkl) ist. Für 20-keV-Elektronen liegt die De-Broglie-Wellenlänge in der Grössenordnung von 0,01 nm. Bei typischen Gitterabständen von 0,3 nm beträgt der Bragg-Winkel zwischen einem und zwei Grad. Wenn der Eintrittswinkel der Elektronen in dieser Grössenordnung geändert wird, ergibt sich durch das electron channeling ein erhöhter Kontrast sowohl in Transmission als auch in Reflexion. Grundvoraussetzung dafür ist allerdings ein möglichst perfekter Aufbau des Kristalls mit möglichst wenig Verunreinigungen und Gitterfehlern.