Techniklexikon

Feldemissionsmikroskop

Laboratoriumsmethoden und -geräteElektrodynamik und Elektrotechnik, Feldelektronenmikroskop, Spitzenübermikroskop, ein elektronenoptisches Gerät zur Erzielung eines hochvergrösserten Schattenbildes einer Objektspitze (Elektronenoptik). Die Elektronenauslösung an der Objektspitze - z.B. eine Wolfram-Nadel - erfolgt durch Feldemission (Tunnel-Effekt) unter dem Einfluss eines starken elektrischen Feldes von einigen 10⁹ V / m. Derart hohe Feldstärken können durch sehr kleine Krümmungsradien der Spitze (ca. 0,1 m) erreicht werden. Das zwischen der als Kathode geschalteten Spitze und einem als Anode geschalteten Leuchtschirm liegende kugelsymmetrische Feld beschleunigt die Elektronen zum Schirm, wo eine stark vergrösserte Abbildung der Emissionverteilung an der Spitze entsteht (Abb.), so dass z.B. die Struktur aufgedampfter Partikel auf der Spitze sichtbar gemacht werden kann. Die Vergrösserung ergibt sich aus dem Verhältnis der Krümmungsradien von Objektspitze und Leuchtschirm, spezielle Anfertigungen können dabei atomare Dimensionen erreichen. Voraussetzung für das Funktionieren ist ein Vakuum von 10^-7 bis 10^-8 Pa (10^-12 bis 10^-13 bar). Mit einem Feldemissionsmikroskop können Vergrösserungen von bis zu 10⁶ erreicht werden. Typische Untersuchsgegenstände sind z.B. monoatomare Adsorptionsschichten auf metallischen Substraten. Darüber hinaus wird das Feldemissionsmikroskop auch benutzt, um die Zusammensetzung metallischer Proben zu untersuchen. Dazu wird in den darstellenden Schirm eine kleine Lochblende eingebaut, durch die Atome, die durch die extrem grossen Feldstärken aus der Metallspitze herausgerissen wurden, hindurchtreten und in einem Massenspektrometer hinter der Lochblende nachgewiesen werden können.

Feldemissionsmikroskop: Aufbau.