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Bestimmung der Modulationstransferfunktion einer CCD-Kamera ...

Bestimmung der Modulationstransferfunktion einer CCD-Kamera ...

5 Kontrastmessungen an

5 Kontrastmessungen an einer Gallium-Arsenid-Probe der kleinen Objektivapertur aus Abb. 5.7(b) bemerkbar, da nur wenige Reflexe vorlagen. Da die drei Fokusserien innerhalb einiger Minuten aufgenommen wurden, wurde folglich regelmäßig das Beugungsbild überprüft. Mit Hilfe der Ausgleichsgeraden konnte kontrolliert werden, ob sich außerdem der Defokus im Zeitraum der Serienaufnahmen signifikant verändert hatte. Dabei wurden die Steigungen mi und Ordinatenabschnitte y0,i aus den Ausgleichsrechnungen ausgewertet und in Tab. 5.1 dargelegt. In der zweiten Zeile von Tab. 5.1 fallen die Werte für die Objektivapertur Aperturradius r (nm −1 ) Steigung m ( nm Bild ) Ordinatenabschnitt y0 (nm) 7,1 -2,07 22,11 14.8 -1,93 20,59 ∞ -2,04 22,08 Tabelle 5.1: Übersicht der linearen Ausgleichsrechnungen für die Probenstelle d1 = 30nm und verschiedene Aperturen r. Die Parameter der Ausgleichsgeraden m und y0 geben einen Hinweis auf die zeitliche Stabilität des Defokus, da die Fokusserien über einige Minuten aufgezeichnet wurden. Grundsätzlich sollte der Defokus für eine Dicke und unabhängig von der Apertur konstant für alle drei Fokusserien bleiben. Der Vergleich der Zeilen zeigt, dass dies weitest gehend gewährleistet war. mit dem Radius r3 = 14, 8 nm −1 auf, da diese etwas stärker von den anderen beiden Radien abweichen. Dies geschah wegen einer längeren Pause zwischen dieser und den anderen beiden Fokusserien. Dennoch konnte aus den Ergebnissen auf einen weitest gehend stabilen Defokus mit geschlossen werden. Aus Zeitgründen konnten keine zusätzlichen Fokusserien mehr für die zweite Probenstelle aufgenommen werden. Auch in der zweiten Sitzung, in der die energiegefilterten Aufnahmen für die dritte Stelle gemacht wurden, konnte aus Zeitmangel keine Fokusserie erstellt werden. Dies lag an der Justage der Objektivlinse und der zeitaufwändigen Kalibrierung des Energiefilters. Da die Defoki für die zweite und dritte Probenstelle unbekannt waren, konnte kein direkter Vergleich mit den Simulationen in Kap. 6 erfolgen. Dennoch konnte im Weiteren der Kontrast für die verschiedenen Aperturen untersucht und sein experimenteller Verlauf dargelegt werden, da für jede Probenstelle einzeln der Defokus für die drei verwendeten Aperturen jeweils nahezu konstant blieb, wie für die erste Probenstelle gezeigt werden konnte. 5.5 Ergebnisse und Diskussion der experimentellen Kontrastuntersuchungen Alle vorangegangenen Abschnitte dieses Kapitels befassten sich mit der Bestimmung aller relevanten Größen samt Fehlerabschätzung. Diese waren für die in Kap. 6 durchgeführten Simulationen notwendig. Dieser Abschnitt enthält die abschließenden Kontrastbestimmungen der in Abb. 5.10 gezeigten HRTEM-Aufnahmen der drei in Abschn. 5.2 bestimmten Probenstellen. Im Mittelpunkt steht dabei die Abhängigkeit des Kontrasts vom Aperturradius r und sein Zusammenhang mit der im Beugungsbild vorliegenden TDS aus Abschn. 2.6.1, da diese für große Streuwinkel gegenüber den Bragg-Reflexen überwiegt. Die erste Zeile aus Abb. 5.10 repräsentiert die erste Probenstelle mit d1 = 30 nm und den Aperturradien 5.10(a) 7, 1 nm −1 , 5.10(b) 14, 8 nm −1 bzw. 5.10(c) ohne Apertur. Die zu den Bildern beitragenden Elektronen wurden nicht energiegefiltert, so dass auch an Plasmonen gestreute Elektronen enthalten sind. Für kleine Aperturen sind die Strukturen in den Aufnahmen 76

y (nm) y (nm) y (nm) 28 28.5 29 29.5 30 30.5 31 31.5 15.5 16 16.5 17 17.5 2 2.5 3 3.5 4 5.5 Ergebnisse und Diskussion der experimentellen Kontrastuntersuchungen 26 27 28 x (nm) (a) 15.5 16 16.5 17 x (nm) (d) 2 3 4 x (nm) (g) y (nm) y (nm) y (nm) 31 31.5 32 32.5 33 33.5 34 34.5 15.5 16 16.5 17 17.5 4 4.5 5 5.5 6 28 29 30 x (nm) (b) 14 14.5 15 15.5 x (nm) (e) 6.5 3 4 5 x (nm) (h) y (nm) y (nm) y (nm) 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 15.5 16 16.5 17 17.5 0.5 1 1.5 2 2.5 25 26 27 28 x (nm) (c) 16.5 17 17.5 18 x (nm) (f) 0.5 1 1.5 2 2.5 x (nm) Abbildung 5.10: HR-Aufnahmen der untersuchten Probendicken für die Aperturradien 7,1nm −1 (linke Spalte mit (a), (d) und (g)) und 14,8nm −1 (mittlere Spalte mit (b), (e) und (h)) sowie in der rechten Spalte mit (c), (f) und (i) komplett ohne Apertur. Die obere Zeile zeigt die Aufnahmen für 30nm dicke mit mit Defokus −16nm bzw. die mittlere Reihe für Probendicke 140nm mit unbekanntem Defokus (beide Reihen ohne Energiefilterung). Die untere Zeile repräsentiert die plasmonengefilterten Aufnahmen bei Probendicke 35nm und ebenfalls unbekanntem Defokus. deutlicher zu erkennen als für größere Aperturradien, was der Reduzierung des Kontrasts nach Abschn. 3.1 entspricht. Der gleiche Verlauf zeigte sich auch für die Kontraste der anderen beiden Probenstellen. Tabelle 5.2 fasst die Ergebnisse der Kontrastberechnungen nach Gl. 3.2 für alle drei Probenstellen in Abhängigkeit vom Aperturradius r und der Probendicke d zusammen. Aus der Auswertung in Tab. 5.2 geht hervor, dass der Kontrast c mit steigendem Aperturradius abnimmt, was sich für alle untersuchten Probenstellen bestätigt hat. Insbesondere sind die be- (i) 77

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