Spektromikroskopische Untersuchungen an ... - OPUS Würzburg

20 2 Physikalische Grundlagen
einen Fokus, dessen Abstand von der Photonenenergie abhängig ist. Die Größe
des Fokus – und damit die Ortsauflösung des Mikrospektroskops – hängt von der
kleinsten möglichen Breite der äußersten Zone ab. Inzwischen werden mit Zonenplatten
Foki kleiner als 25 nm erreicht. Das Problem dabei ist, dass die Brennweite
dieser Optiken für den weichen Röntgenbereich so klein wird, dass es problematisch
ist, noch ein Spektrometer vor der Probe zu platzieren. Für ein Rasterphotoelektronenmikroskop
(SPEM) ergeben sich so Ortsauflösungen um die 100 nm und
Energieauflösungen von um die 100 meV [24]. Analysiert man die Probe in Transmission,
so entfällt dieses Platzproblem. Allerdings ist dann PES nicht mehr möglich,
da die Photoelektronen nur eine sehr geringe mittlere freie Weglänge in Materie
haben (siehe auch Abbildung 2.2). Detektiert man die Intensität der transmittierten
Strahlung, so kann man damit beispielsweise NEXAFS durchführen. Da die Probe
nicht unter Ultrahochvakuum (UHV)-Bedingungen gehalten werden muss, wird
dieses Verfahren sehr häufig für biologische Systeme genutzt. Mit einem Transmissionsrasterröntgenmikroskop
(STXM) können so Ortsauflösungen von deutlich
unter 50 nm bei einer Energieauflösung von unter 250 meV erreicht werden [25].
Auch wenn das Rastern der Probe – inzwischen – sehr schnell von statten geht,
so sind doch Experimente mit mikroskopischer Beobachtung in Echtzeit nur sehr
eingeschränkt möglich. Genau hier setzt die direkt abbildende Spektromikroskopie
an.
2.3.2 Direkt abbildende Spektromikroskopie
Der zweite Ansatz zur Spektroskopie im mikroskopischen Bereich setzt auf eine
gleichmäßige und – verglichen mit den Mikrospektroskopen – große Beleuchtung
der Probe mit Photonen. Die emittierten Photoelektronen werden dann durch
elektrische und/oder magnetische Felder vergrößert abgebildet.
Mit entsprechenden Detektoren sind somit gleichzeitig Ortsinformationen wie auch
spektroskopische Informationen in Echtzeit zugänglich, wie sie beispielsweise für
die Beobachtung von Reaktions-, Aufdampf- und Diffusionsprozessen benötigt
werden.