Techniklexikon

Elektronen-Energieverlustspektroskopie

Oberflächen- und Grenzflächenphysik, EELS, Methode zur Untersuchung von Festkörperoberflächen durch inelastische Elektronenstreuung. Ein möglichst monoenergetischer Elektronenstrahl wird an der Probe gestreut, die Energieverteilung der gestreuten Elektronen für verschiedene Winkel mittels Elektronenmonochromator und Detektor aufgenommen. Energieverluste entstehen durch Wechselwirkung mit vibronischen und elektronischen Elementaranregungen von Oberfläche und Festkörper (siehe Abb.). Wechselwirkungsmechanismen sind die Dipolstreuung und die i.a. wesentlich schwächere Stossstreuung. Die Dipolstreuung wird durch die Energieverlustfunktion Im(-1 / e) bzw. für Oberflächen  durch Im(-1 / 1 + e) beschrieben. Für Primärenergien kleiner als 50 eV spricht man von hochauflösender Elektronen-Energieverlustspektroskopie (HREELS), welche ausschliesslich im Ultrahochvakuum durchgeführt wird. HREELS identifiziert adsorbierte Atome und Moleküle und untersucht ihre Bindungsplätze und Bindungsgeometrie, sie misst Oberflächenphononen und Oberflächenplasmonen an reinen und adsorbatbedeckten Metallen und Halbleitern. EELS mit Primärelektronenenergien von 100-500 eV betrachtet Volumen- und Oberflächenanregungen, wie z.B. Valenzbandplasmonen und elektronische Interbandübergänge.

Elektronen-Energieverlustspektroskopie: Schematischer Überblick über mögliche Anregungsmechanismen, die im EELS-Sprektrum nachgewiesen werden können.