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Einige grundsätzliche Bemerkungen:
Beim Durchgang durch die Probe wird ein monochromatischer Elektronenstrahl
durch die Probe und durch die Defekte in der Probe moduliert, die
Mechanismen dazu sind: |
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Absorption: Wesentlicher Parameter ist
lokale Probendicke und -dichte |
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Beugung: Wesentliche Parameter sind die
lokalen Beugungsbedingung und die Wechselwirkung von Primärstrahl und
abgebeugten Strahlen schon in der Probe, oder später im
elektronenoptischen System. |
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Die Absorption ist trivial und (bis auf eine
Ausnahme) normalerweise ohne Nutzen. Sie entspricht immer inelastischer
Streuung (mit Energieverlust) und ist nach Möglichkeit klein zu halten.
Dies bedeutet: |
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Die Proben müssen extrem dünn sein,
Größenordnung ca. 100 nm! |
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Nur minimalste Probenvolumina untersuchbar,
weltweit untersuchtes Volumen aller Proben < 10 mm3! |
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Auflösung (über die Wellenlänge)
und Durchstrahlbarkeit, d.h. maximale Dicke der Präparate, hängen von
der Beschleunigungsspannung ab; üblich sind 100 kV - 400 kV,
Spezialgeräte gehen bis 1,5 MeV (Kosten ca. 15 MDM). |
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TEM ist eine hohe Kunst und erfordert große
Spezialisierung und Erfahrung (dies gilt auch und insbesondere für die
Probenpräparation), bietet aber als einziges Verfahren quantitative
Aussagen zu Defekten auf der Ebene der Atome. |
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Der Schlüssel liegt in der Elektronenoptik;
d.h. der Möglichkeit durch magnetische Felder Elektronenstrahlen
fokussieren zu können. Damit lassen sich die Methoden der Optik auf
Elektronenstrahlen übertragen und ein Elektronenmikroskop wird
möglich. |
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Abbildung:
Aufbau eines Durchstrahlungselektronenmikroskops (TEM) |
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Das Bild (oder besser: der Kontrast) einer
Versetzung hängt von mehreren Parametern ab. Am wichtigsten sind: |
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die Beugungsbedingungen, z.B. keine
Reflexe stark angeregt, viele Reflexe stark angeregt, oder nur
ein Reflex angeregt. "Angeregter Reflex" bedeutet dabei,
daß die Bragg-Bedingung für einen Reflex, d.h. einen Gitterpunkt im
reziproken Gitter, annähernd erfüllt ist. |
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die gb - Bedingung d.h. die
Größe des Skalarprodukts zwischen Burgersvektor der Versetzung und
Beugungsvektor eines angeregten Reflexes. |
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die Abbildungsart, im wesentlichen
"Hellfeld", d.h. dargestellt wird die
Intensitätsverteilung des Primärstrahls, oder
"Dunkelfeld", d.h. dargestellt wird die
Intensitätsverteilung eines gebeugten Strahls. |
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Abbildung:
Beispiele für Anregungen von Reflexen
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Das folgende Prinzipbild zeigt die wichtigsten Abblidungsarten
für den Zweistrahlfall |
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Folgende Schlüsse lassen sich ziehen (und
werden durch die Theorie der TEM bestätigt): |
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Versetzungen sind unsichtbar (oder zeigen nur
schwachen Kontrast), falls gb=0 ist. Damit können Burgersvektoren
bestimmt werden. |
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Im Hellfeld unter kinematischen
Zweistrahlbedingungen (Reflex gerade nicht angeregt) erscheint eine
Versetzung als dunkle Linie auf hellem Untergrund, die Breite der Linie
entspricht dem Gebiet, in dem die Bragg-Bedingung besser erfüllt ist als
im perfekten Kristall; sie liegt bei ca. 10nm. |
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Im normalen Dunkelfeld ist die Verseztzung
weiß auf schwarzem Untergrund |
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Im Dunkelfeld mit einer Reflexanregung relativ
weit weg von der Bragg-Lage (Weak-Beam), ist die Versetzung sehr schmal, da nur
die stark gestörten Gebiete zu Beugung beitragen (dafür sieht man
fast nichts mehr). |
