Wechselwirkung zwischen Probe und Elektronenstrahl
Wenn ein Strahl beschleunigter Elektronen auf die Oberfläche einer Probe fokussiert wird, treten starke elastische und unelastische
Streuwechselwirkungen zwischen den hochenergetischen freien Elektronen und den Atomen der Probe auf. Dadurch entstehen verschiedene
Arten von Elektronen und Photonen die die Probe wieder verlassen. Die in unseren Laboren genutzten sind in der folgenden Abbildung
dargestellt.
Sekundär (SE)- und Auger (AE)-Elektronen sind niederenergetisch, sie liefern Informationen über die Topographie und chemische
Zusammensetzung der obersten ~50 nm der Probe. Rückstreuelektronen (BSE) haben eine höhere Energie. Sie dringen tiefer ein
als Sekundär- und Auger-Elektronen und liefern so Informationen über die mittlere Ordnungszahl der Probe aus einem größeren
Probenvolumen. Zusätzlich können diese Elektronen zur Elektronenrückstreubeugung (EBSD) verwendet werden, um die kristallographische
Orientierung verschiedener Phasen zu ermitteln.
In der Probe werden zwei verschiedene Arten von Röntgenstrahlen erzeugt, die niederenergetische charakteristische Röntgenstrahlung
und die hochenergetische Bremsstrahlung. Die charakteristische Röntgenstrahlung gibt Auskunft über die chemische Zusammensetzung
des analysierten Volumens. Zusätzlich zu den verschiedenen Arten von Elektronen und Röntgenstrahlen wird Licht von der Probe
emittiert. Die sogenannte Kathodolumineszenz (CL) wird verwendet, um strukturelle Informationen über die Phasen zu erhalten.
Diese Elektronen und Photonen werden in spezifischen Anregungs- und Austrittsvolumina in der Probe erzeugt. Die Größe des
Volumens ist eine Funktion der Energie der einfallenden Elektronen (je höher die Energie, desto größer das Volumen) und der
Dichte der Probe (je höher die Dichte, desto kleiner das Volumen).
Röntgenstrahlenerzeugung
Um charakteristische Röntgenstrahlung in der Probe zu generieren, muss zunächst ein Atom angeregt werden. Dies geschieht bei
der EMS und beim REM durch den Beschuss mit Elektronen. Dabei wird ein Elektron aus einer der inneren Schalen des Atoms herausgeschlagen.
Ein derartiger Zustand ist instabil und die entstandene 'Lücke' wird sofort durch ein energiereicheres Elektron aus einer
weiter außenliegenden Schale aufgefüllt. Die Energiedifferenz wird in Form eines Röntgenquants frei.
Die dadurch entstandene Röntgenstrahlung ist charakteristisch für den jeweiligen Übergang und das Atom, also das Element.
