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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]

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