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Der Elektronenstrahl, den das Elektronenmikroskop für die Abbildung und Untersuchung verwendet, wird in einer Wolfram-Kathode erzeugt, mit einer Hochspannung von typisch 0,2 - 30 kV beschleunigt und durch ein System elektrostatischer und magnetischer Linsen sowie Blenden auf die Oberfläche der zu betrachtende Probe fokussiert. Er wird dabei zeilenweise über den zu untersuchenden Bereich geführt ("gerastert"), weshalb die Methode auch als Raster-Elektronenmikroskopie  (REM, engl. SEM Scaning Electron Microscopy) bezeichnet wird.

Die von der Probe zurückgestreuten Elektronen (Rückstreuelektronen, BSE) sowie die  durch die Anregung aus der Oberfläche emittierten Elektronen (Sekundärelektronen, SE) werden mit getrennten Detektoren erfasst und über eine synchronisierte Bilderfassung aufbereitet. Die so erhaltenen Aufnahmen stehen als digitale Daten (z. B. jpg oder tif-Dateien) zur Verfügung.

Probenkammer des Raster - Elektronenmikroskops mit darüber und seitlich angeordneten Detektorsystemen für Rückstreuelektronen, Sekundärelektronen und energiedispersive Röntgenanalyse (EDX / EDS) sowie zur Untersuchung eingebrachter chirurgischer Schere: