Diplomarbeit - Institut für Halbleiter
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4 KAPITEL 1. EINLEITUNG<br />
tischen Voraussagen über die Wellennatur der Elektronen wurde unabhängig von Davisson<br />
und Germer (1927) sowie Thomson und Reis (1927) durch Beugungsexperimente an Kristal-<br />
len gezeigt. Elektronen zeigen wie jedes andere Teilchen neben ihren Teilcheneigenschaften<br />
auch Welleneigenschaften. Elektronen sind somit weder nur Teilchen noch nur Welle - sie sind<br />
beides!<br />
1.2.2 Entwicklungen durch Ernst Ruska<br />
Ernst Ruska (Autobiographie Kap. 6.2.3) arbeitete gemeinsam mit anderen Studenten und<br />
Doktoranden in einer Arbeitsgruppe, deren Ziel es war, einen leistungsfähigen Kathodenstrahl-<br />
Oszillographen (Elektronenstrahl-Oszillographen) zu bauen, um sehr schnelle elektrische Pro-<br />
zesse messen zu können. [3]<br />
Der entscheidene Parameter <strong>für</strong> die Messgenauigkeit und Schreibgeschwindigkeit eines<br />
Kathodenstrahl-Oszillographen ist der Durchmesser des Leuchtpunktes auf dem Messschirm.<br />
Um gebündelte, lichtstarke Leuchtpunkte zu erzeugen, musste der divergent aus der Kathode<br />
austretende Elektronenstrahl auf den Fluoreszenzschirm fokussiert werden. [3]<br />
Berechnungen von Hans Busch über die Bahn von Elektronen durch das inhomogene<br />
Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule griff Ernst Ruska auf und konstruierte eine<br />
Kathodenstrahl-Röhre, die mit ebensolchen Spulen den Elektronenstrahl fokussierte. (Abb.<br />
1.3A zeigt die Originalskizze von Ernst Ruska). Solche Spulen hatten auf Elektronenstrah-<br />
len die selbe Wirkung wie Glaslinsen auf Lichtstrahlen. Sie konnten also auch dazu benutzt<br />
werden, um Abbildungen zu erzeugen. Ernst Ruskas ”Studienarbeit”, eingereicht an der Fa-<br />
kultät <strong>für</strong> Elektrotechnik (1929) beinhaltete mehrere scharfe Abbildungen der Anoden-Blende<br />
(i.e. Teil des Kathodenstrahl-Oszillographen zur Beschleunigung der Elektronen) mit unter-<br />
schiedlichen Vergrößerungen. Dabei handelt es sich um die ersten bekannten elektronen-<br />
optischen Bilder. [3]<br />
Wollte man die Vergrößerung erhöhen, musste die Brennweite der magnetischen Linsen<br />
verkürzt und die magnetische Feldstärke der Linse dementsprechend erhöht werden. Dies war<br />
durch Steigerung des Spulenstroms möglich. Alternativ dazu schlug Ruska vor, die Spulen mit<br />
einer massiven Eisenhülle mit einer kleinen ringförmigen Aussparung zu umgeben. So konnte<br />
eine kürzere Brennweite bei gleichem Spulenstrom erreicht werden [3]. In Zusammenarbeit<br />
mit Knoll baute Ruska im April 1931 eine aus zwei Spulen bestehende Apparatur (Abb.<br />
1.3B), um das Abbild der ersten Magnetlinse durch eine zweite noch weiter zu vergrößern.<br />
Obwohl die resultierende Vergrößerung mit 3, 6 × 4, 8 = 14, 4 noch sehr bescheiden ausfiel,<br />
war dies das erste Elektronenmikroskop. [3]