Neuartiges TEM ermöglicht Einblicke in sub-atomare Details

Ein weltweit einzigartiges Transmissions- Elektronenmikroskop (TEM) zur Abbildung und Analyse von Materialien mit atomarer Auflösung ist jetzt erfolgreich am Bonner Institut caesar instal- liert worden. Das "CRISP" genannte System (für Corrected Illumination Scanning TEM Probe) des Geschäftsbereichs Nano Technology Systems von Carl Zeiss SMT nutzt eine Vielzahl elektronen- optischer Innovationen, die in einer bisher einzig- artigen Weise kombiniert wurden. Dies sind ins- besondere ein abbildendes Energiefilter aus der ZEISS 200kV LIBRA™ 200 Gerätegeneration, ergänzt um einen elektrostatischen Elektronen- Monochromator sowie ein abberationskorrigiertes Beleuchtungssystem. Diese Technologie- Innovationen ermöglichen den Forschern bei caesar bisher unerreichte Einblicke in die innersten Eigenschaften von Materialien.

Hochzufrieden zeigte sich Dr. Stephan Irsen, verantwortlich für die Elektronenmikroskopie am Institut caesar, anlässlich der erfolgreichen Geräteabnahme des CRISP-Mikroskops: "Die abbildenden und spektroskopischen Möglich- keiten des Geräts sind herausragend und ermöglichen unseren Forschern und Partnern atomare Strukturabbildungen im Rasterbetrieb und eine spektroskopische Charakterisierung der atomaren Probenstruktur auf höchstem Niveau."

Dr. Dirk Stenkamp, Mitglied des Vorstands von Carl Zeiss SMT und Geschäftsbereichsleiter Nano Technology Systems, ist überzeugt, dass mit dem CRISP der erfolgreiche Anfang für eine Reihe anstehender Installationen von Höchstleistungs- Elektronenmikroskopen von ZEISS gemacht ist: "Wir haben in den zurückliegenden Jahren immens in die Weiterentwicklung unserer TEM- Systeme investiert und diese in Kooperation mit unseren anspruchsvollen Schlüsselkunden bis an die Grenzen des technologisch Machbaren weiterentwickelt. Parallel dazu haben wir be- züglich Bedienerfreundlichkeit, Probendurchsatz und Systemstabilität einen Status erzielt, der auch im internationalen Vergleich Maßstäbe setzt."

Eine besondere Anwendung des CRISP besteht neben der etablierten Projektionsabbildung der Probenstruktur in der Möglichkeit, eine atomar feine Elektronensonde über das Objekt zu führen (Scannen) und mit Hilfe der dabei generierten Probensignale ein Abbild der Probe rasterförmig aufzubauen (Scanning TEM). Durch den speziel- len Korrektor im Beleuchtungssystem des CRISP wird hierbei eine Verbesserung der Ortsauflösung bis hin zu atomarer Auflösung möglich, d. h. es können Atome mit Abständen von weniger als ein Zehnmillionstel Millimeter (=1 Angström) abge- bildet werden. Zudem ermöglicht der Korrektor den Einsatz eines im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um den Faktor 10 höheren Strahl- stroms, welches die Verlässlichkeit chemischer Analysen und die Akquisitionszeit der Messungen signifikant verbessert.

Ergänzt werden die technologischen Highlights des CRISP um einen Monochromator, der die Energiebreite des Elektronenstrahls von ursprünglich 800meV auf 150meV reduziert. Hierdurch verringert sich einerseits der chromatische Bildfehler in der Abbildung und ermöglicht eine nachhaltige Steigerung des spektroskopischen Auflösungsvermögens des Mikroskops. Darüber hinaus wird bei der chemischen Elementanalyse mittels Elektronen- Energieverlust-Spektroskopie (EELS/ELNS) eine Energieauflösung ermöglicht, die bisher nur mit Synchrotronstrahlung erreichbar war.

Quelle: Carl Zeiss Jena GmbH