Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

MethodenM11: Energiefilterungs-TransmissionselektronenmikroskopieM11: Energiefilterungs-Transmissionselektronenmikroskopie(EFTEM)Durch Kombination eines Transmissionselektronenmikroskops(TEM) mit einem abbildenden Energiefilterentsteht das Energiefilterungs-TEM, kurzEFTEM, mit dem die Verteilung der chemischenElemente in einer Probe mit hoher lateraler Auflösunggemessen werden kann. Im EFTEM wird einedünne Probe mit hochenergetischen Elektronenbestrahlt und das vergrößerte Bild in ein magnetischesPrisma gelenkt, das die Elektronen in Bezugauf ihre Energieverluste auftrennt (EELS-Spektrum).Mit Hilfe eines energiewählenden Spalts lässt sichein bestimmter Bereich des Spektrums auswählenund mit einer elektronenoptischen Einheit auf denCCD-Detektor lenken. Dadurch entsteht ein energiegefiltertesTEM-Bild, das nur Elektronen des imAbbildung 1:Aufbau des Energiefilterungs-Transmissionselektronenmikroskops.EELS-Spektrum ausgewählten Bereiches beinhaltet(Abb. 1). Das EFTEM-Bild liefert zusätzlich zurkonventionellen TEM-Abbildung neue physikalischeund chemische Informationen über den Aufbau vonFestkörpern und biologischen Proben.In der Praxis werden hauptsächlich die folgendenEFTEM-Methoden eingesetzt:Der Kontrast von TEM- und von Elektronenbeugungs-Bildernkann durch Ausfiltern derinelastisch gestreuten Elektronen wesentlicherhöht werden.Energiegefilterte TEM-Bilder, die aus niederenergetischenEnergieverlusten gebildetwerden, können bei dünnen Proben dazugenutzt werden, die Verteilung elektronischerZustände (Plasmonen, Intra- und Interbandübergänge)in der Probe lateral aufgelöstdarzustellen.Die derzeit wichtigste Anwendung der Energiefilterungs-TEMliegt bei der Aufnahme vonElementverteilungsbildern. Wird der energiewählendeSpalt auf eine elementspezifischeIonisationskante eingestellt, kann die lateraleVerteilung des entsprechenden chemischenElementes gemessen werden. Für die Erstellungeines Elementverteilungsbildes müssenim Bereich der Ionisationskante mehrereenergiegefilterte Bilder aufgenommen, umanschließend daraus den Untergrund vomeigentlichen Signal abzuziehen. In dünnenProben (< 100 nm) gelingt die Aufnahme vonElementverteilungsbildern der Elemente von28Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005