Diplomarbeit - Institut für Halbleiter

1.2. GESCHICHTE DER TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE 5
Abbildung 1.3: (A) Ernst Ruskas Originalskizze seiner Kathodenstrahl-Röhre
zum Testen der Abbildungsbedingungen von inhomogenen Magnetfeldern von kurzen
Spulen. [3]
(B) Ruska und Knoll mit dem ersten von ihnen 1932 in Berlin gebauten Elektronenmikroskop.
[4]
Source: tube first tem.jpg, tube first tem.eps
Seit Ernst Abbe (1840-1905) und Rayleigh (1842-1919) war bekannt, dass das Auflösungs-
vermögen optischer Instrumente und insbesondere eines optischen Mikroskops durch die Wel-
lenlänge des sichtbaren Lichtes beschränkt ist. Die theoretischen Ausführungen von Louis de
Broglie zeigten, dass jedem bewegten Teilchen eine bestimmte Wellenlänge zugeordnet wer-
den kann. Somit war auch das Auflösungsvermögen von zukünftigen Elektronenmikroskopen
(EM) durch die Wellenlänge der Elektronen limitiert.
Berechnungen im Jahr 1931 ergaben für EM ein Auflösungsvermögen, welches um un-
gefähr 100.000 mal besser war als jenes der besten Lichtmikroskope. [3] Somit war theo-
retisch der Weg frei, um Elektronenmikroskope zu bauen, die Lichtmikroskope in ihrem
Auflösungsvermögen und ihrer maximalen Vergrößerung um das 100.000-fache übertrafen.
Um die Vergrößerung und damit das Auflösungsvermögen zu erhöhen, musste die Brenn-
weite der magnetischen Linsen weiter verringert werden. Dies gelang durch eine Modifizierung
der Weicheisenummantelung zu sogenannten Polschuhen, welche noch heute in Elektronenmi-
kroskopen eingesetzt werden. Mit diesen neuartigen Polschuh-Magnetlinsen erreichte Ruska
eine Vergrößerung von 12.000×. [3]
1937 wurden die Entwicklungen von Ruska in einer Kooperation mit Siemens und Carl
Zeiss, Jena, in zwei Prototypen für eine industrielle Produktion von Elektronenmikroskopen
umgesetzt. Die maximale Vergrößerung dieser Geräte betrug 30.000× (Abb. 1.4). [3]