Spectrum 161

Ausgabe 161 | Mai 2021
Das Hitachi FlexSEM1000II – eine cleveres Kompakt-REM
mit hoher Flexibilität (Teil 1)
Tabletop-REM wie die TM4000 Modelle
von Hitachi haben im Verlauf des letzten
Jahrzehnts eine bemerkenswerte
Entwicklung genommen. Sie sind vor
allem für Nutzer wertvoll, die analytische
Möglichkeiten jenseits der
FlexSEM in freistehender Installation
lichtmikroskopischen Auflösung und
Tiefenschärfe oder gar chemische Informationen
über Ihre Materialien
suchen.
Technische Miniaturisierung und
günstige Bauweise bei Tabletop-
Instrumenten (Einstieg bei unter
50.000 €) führen jedoch zu einer Reihe
von Kompromissen hinsichtlich
der Abbildungsqualität, Flexibilität
oder untersuchbarer Probengröße.
Wer Strukturen im Nanometerbereich
oberflächensensitiv unter
besten Vakuumbedingungen und
zudem aus verschiedenen Blickrichtungen
betrachten möchte, stößt
mit diesen Geräten u.U. an die Grenzen.
In früheren Zeiten blieb dann
lediglich die Aufrüstung zum raumfüllenden
und von einem Experten
zu bedienenden Großgerät.
Wir möchten an dieser Stelle und in
den nächsten Ausgaben des Spectrum
eine Lösung vorstellen, die Preis,
kompakte Maße, einfache Bedienung
(Autofunktionen, Navigationskamera,
etc.), einfachste Wartung und Installation
mit der Leistungsfähigkeit
eines Großgerätes verbindet: Das Flex-
SEM1000II.
Das FlexSEM ermöglicht die Installation
auf dem Tisch oder auf justierbaren
Füßen auf dem Fußboden. Mittels
der angebrachten Rollen ist es sogar
mobil. Bis auf ein wenig Platz für die
Seite 2
Partikelcharakteristik jetzt auch in
Gemischen bestimmen
Effective Optical Solitions, kurz
EOS, ist ein innovativer Anbieter für
Lösungen im Bereich der Partikelcharakteristik.
EOS hat sich auf die
Entwicklung von Messgeräten spezialisiert,
die Partikel mit der neuartigen
patentierten Methode SPES
analysieren.
SPES (Single Particle Extinction and
Scattering) basiert auf der interferometrischen
Analyse einer in Vorwärtsrichtung
durch ein einzelnes
Partikel gestreuten Wellenfront. Teilchen
werden dafür in einer Flüssigkeit
dispergiert und in einem laminaren
Strom durch eine Durchflusszelle
geführt. Dort werden die vereinzelten
Partikel von einem fokussierten
Laserstrahl getroffen. Die Partikel erzeugen
dabei ein Interferenzmuster
zwischen dem Laserstrahl und dem
vorwärts gestreuten Licht, welches in
einer Fotodiode aufgezeichnet wird.
Seite 3
Inhalt
Elektronenmikroskopie 2, 5 - 8
Imaging 9, 12
Licht & Laser 7
Life Science 10
Materialwissenschaften 3, 4
Magnetismus 11
Spektroskopie 3, 4
Über uns 5, 12
EUROPE

Elektronenmikroskopie
Das Hitachi FlexSEM1000II – eine cleveres Kompakt-REM
mit hoher Flexibilität (Teil 1)
Vorvakuumpumpe, PC, Monitore Das FlexSEM kann mit 30 mm 2
und einige Steckdosen Compact mit 230 V and SDD-EDX-Detektoren flexible layout und Analysesystemen
gibt es keine Voraussetzungen
der führenden EDX-Her-
zur Installation. Compact design that can be steller installed Bruker, in small Oxford space. oder The EDAX/ main unit can be placed either
on a power box or tabletop, AMETEK and observation ausgestattet can be werden. done as a part of routine work,
Dennoch ermöglicht without sitting die down Bauweise
in a chair.
die Abbildung mittels ei-
Eine Reihe von Optionen ähnlich
ner Wolframkathodenbasierten oder gleich von solchen in Großgeräten
combined komplettiert das Instru-
Hochleistungselektronenoptik
■Main unit & power box
mit bis zu 20 kV Beschleunigungsspannung,
ment. SE- und BSE-Abbildungen
echtem Hoch-
sind im kompletten Druckbe-
Suggested layout
vakuum für höchste Auflösung
(SE: 4 nm bei 20 kV an Gold, 15 nm
reich zugänglich. Der Niedervakuum-SE-Detektor
ermöglicht gar
200
bei 1 kV, BSE: 5 nm bei 20 kV), aber
auch einem feinteilig einstellbaren
Kathodolumineszenzmessungen.
Steuerungspanel, Trackball, Joyräteinstallation.
Weight
Niedervakuummodus bis zu stick, STEM-Detektor, Chamber-
100 Pa Kammerdruck. Damit sind scope, 3D-Rauhigkeits-, Partikel-,
nicht nur elektrisch isolierende Faseranalysen u.v.m. sind optional
erhältlich.
Main unit and
power box
Proben ohne Bedampfung mit einer
leitfähigen Schicht, sondern
in Kombination mit der optionalen
Peltier Cooling Stage z.B. auch
biologische Proben untersuchbar.
Das System wird lediglich angeschaltet,
wenn es auch benutzt
wird. Nach dem Einschalten ist
500 or more
450
Der standardmäßig vorhandene es sofort verfügbar und benötigt
Minimum frontage 500 or more
5-Achsen-Tisch mit euzentrischer noch etwa 2 Minuten bis zum
1,700 or more
Rotation und Kippung erlaubt
eine Betrachtung der Proben von
-15° bis +90° bei Probengrößen
von bis zu 153 mm und Höhen
von 40 mm.
※Scereen shows simulated image.
Hochvakuum-SE- oder BSE-Bild.
Bei jedem Neustart wird vom System
die optimale Kathodenheizung
ermittelt und so die Lebenszeit
der Kathoden um bis zu 50 %
■Main unit & power box separated
Suggested layout
verlängert. Übrigens, die ersten 11
Power cable (2.5 m)
Kathoden sind Teil einer jeden 414 Ge-
500 or more
Weitere Highlights sind der 5-Quadranten
BSE-Detektor, die parallele
Aufnahme von BSE- und SE-Bild,
640
die Stitching-Funktion und eine
Elektronenoptik die Beschleunigungsspannungen
von 300 V bis
zu 20 kV ermöglicht. Damit sind
auch strahlempfindliche Proben
hochauflösend untersuchbar.
795
Power Single-phase AC 100 to 240 V (±10%) 50/60 Hz 1KVA outlet
Sind Sie neugierig geworden? In
den nächsten Artikeln werden wir
uns mit den Details zum FlexSEM
beschäftigen. Aufgrund welcher
Überlegungen wurde die Elektronenoptik
entwickelt und wie
schnell ist ein Wechsel der vorzentrierten
Wolframkathode möglich?
Was leisten die Detektoren?
Wir stellen außerdem die Benutzeroberfläche
vor.
Power cable (2.5 m)
160
PC
Pump
155
Monitor
Desk
Unit: mm
Power Single-phase AC 100 to 240 V (±10%) 50/60 Hz 1KVA outlet
200
160
414
155
2.300 or more
500 or more
640
Power box
Weight
Falls Sie nicht so lange warten
wollen, besuchen Sie uns in Darmstadt
oder schalten Sie sich bequem
in eine Remotesession Monitor ein.
Main unit
Last but not least: Unser nächstes
Online-Seminar im Juni wird einen
Teil seiner Zeit ebenfalls dem
FlexSEM widmen.
Desk
640
795
Pump
PC
900 or more 推 奨
2.300 or more
500 or more 450 350 450
Minimum frontage 500 or more
2,500 or more
FlexSEM im Desktop-Setup
※Scereen shows simulated image.
Note 1: Minimum load weight of the desk must be 200 kg.
Note 2: Relocation of the main unit to the desk should be handled by service engineers.
Dr. Dominic Vogt
06151 8806-557
vogt@qd-europe.com
Unit: mm
2

Materialwissenschaften/Spektroskopie
Partikelcharakteristik jetzt auch in Gemischen bestimmen
Dieses Interferenzmuster zeigt dunkle
und helle Ringe, die von Partikelart
zu Partikelart unterschiedlich sind,
da sie durch die spezifischen optischen
Eigenschaften der jeweiligen
Einzelteilchen beeinflusst werden.
A.U.
A.U.
Eine dedizierte Pulsformanalyse bewertet
die Streulichtsignale und ermittelt
jeweils zwei voneinander unabhängige
optische Parameter, den
realen und den imaginären Teil des
vorwärts gestreuten Feldes und bestimmt
zusätzlich die Anzahl der
Partikel. Innerhalb weniger Minuten
erzeugt die SPES-Technologie die sogenannten
EOS CLOUDs. Dabei handelt
es sich um 2D-Histogramme, die
einen optischen Fingerabdruck der
Probe darstellen.
SPES erlaubt nicht nur die Messung
von Proben aus einem Material. Eine
Mischung als Probe erzeugt simultan
“Clouds” für die einzelne Partikelpopulationen,
die dann individuell
ausgewählt und analysiert werden
können.
Anzahl Partikelgrößenverteilung
25
22
20
18
15
12
10
7,5
5
2,5
0
0,1 1 10 50
d (µm)
Anzahl kumulative Partikelgrößenverteilung
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0,1 1 10 50
d (µm)
Der Anwender kann also einzelne Partikelpopulation
in Mischungen detektieren
und in der EOS CLOUD darstellen.
Partikelgrößenverteilung, Anzahl,
Konzentration, Überkorn oder statistische
Werte können entsprechend
zur Beschreibung von einzelnen Fraktionen
oder der Gesamtprobe gewählt
werden. Mit diesen Daten können
nicht nur Größenverteilungen sondern
auch Formfaktoren, Stabilitäten
und Benetzungsverhalten sowie Verunreinigungen
bestimmt werden.
Das EOS Messsystem Classizer One
kann Partikel im Größenbereich von
0,1 - 20 μm in Flüssigkeiten messen.
Die Proben liegen in einer Partikelkonzentration
von etwa 10 -6 Teilchen
pro Milliliter vor, Gemische sind dabei
genauso analysierbar, wie Proben
einer Partikelart. Typische Messzeiten
sind im Bereich von 10 Minuten.
Der Classizer One ist High Tech für das
Labor und den Prozess zur Analyse anspruchsvoller
Proben, die anderweitig
nicht gemessen werden können.
Stefan Wittmer
06151 8806-63
wittmer@qd-europe.com
Freistehende Drahtgitter-Polarisatoren für
FIR - und Terahertz-Anwendungen
Diese Polarisatoren bestehen aus
einer Anordnung von parallelen
5 μm- oder 10 μm-Wolframdrähten,
die an einem Montagerahmen mit
einem Drahtabstand von 12,5 μm
oder 25 μm befestigt sind. Diese
Drähte reflektieren die elektrische
Feldkomponente der einfallenden
Strahlung parallel zur Richtung der
Drähte und übertragen die elektrische
Feldkomponente senkrecht
zu den Drähten. Die Betriebswellenlängen
liegen zwischen 20 μm und
10 mm.
Dr. Joachim Weiss
06151 8806-72
weiss@qd-europe.com
3 Spectrum 161 | Mai 2021

Materialwissenschaften/Spektroskopie
Elektrische Messungen neu gedacht
Kennen Sie das? Ein Kollege zeigt
Ihnen einen Aufbau für eine elektrische
Messaufgabe. Ein Turm
aus verschiedenen Komponenten:
AC-Lock-In Verstärker der Firma
A, Stromquelle der Firma B, Spannungsmesser
der Firma C und ein
Picoampermeter der Firma D. Alle
Komponenten und die Probe („Device
under Test“, DUT) sind mit handelsüblichen
Kabeln verbunden.
Das Ganze könnte bald der Vergangenheit
angehören, denn unser
Partner Lake Shore hat mit der Serie
M81 ein neues Konzept für elektrische
Messungen auf die Beine gestellt.
Man sieht schnell die Vorteile:
alle Komponenten stammen aus
einer Hand, Modularität und Flexibilität,
optimierte Verkabelung, einsetzbar
von DC bis 100 kHz und drei
Kanäle, die untereinander synchronisiert
sind.
Doch der Reihe nach. Die M81-Serie
firmiert unter dem Namen „Synchronous
Source Measure System“.
Das M81-Instrument ist das Herzstück
und Sie können als Anwender
bis zu drei Module sowohl quellen-
als auch messseitig anbinden.
Selbstredend stehen Strom und
Spannung auf beiden Seiten zur
Verfügung. Man bestückt sich also
seinen elektrischen Messaufbau
ganz nach Messbedarf und kann
später einfach ändern oder ausbauen.
Das moderne, kippbare Touch Display
ermöglicht eine einfache und
intuitive Bedienung, selbst wenn
Sie das Gerät hochkant stellen. Sie
wollen die Daten im PC? Kein Problem.
Die mitgelieferte Basisversion
der Software MeasureLink erledigt
das für Sie und übernimmt auch
noch die Verbindung z.B. zu Lake
Shores Temperatur-Controllern
und Magnetsystemen oder stellt
einen allgemeinen SCPI-Treiber zur
Verfügung.
Mögliche Anwendungen sind DC-
Transport (Strom-Spannungskurven,
4-Kontaktmessungen),
AC-Transport (AC-Widerstand,
AC-Hall Effekt) und elektrische
Charakterisierungen (Photodioden,
Transitoren, Bauteile).
Dr. Marc Kunzmann
06151 8806-46
kunzmann@qd-europe.com
Arrow – Pfeilschnelle ATR-Analysen im FTIR
Das Quest ATR-Zubehör namens
„Arrow“ ermöglicht die schnelle
(Reihen-)Messung von flüssigen
Analyten bzw. bietet Vorteile bei
aushärtenden oder trocknenden
Proben. Ganze Chargen können
außerhalb des Spektrometers auf
Einweg-Probenträgern vorbereitet
werden. Das eigentliche Messelement
ist ein ultra-dünner Silizium-ATR-Kristall
im Probenträger.
Die Arrow-Träger werden mittels
eines einfachen Aluminium-
Pucks, der anstelle der üblichen
ATR-Kristallplatte in die Quest eingesetzt
wird, gehaltert. Dieses Einweg-System
ist nachrüstbar für
alle bestehenden Quest-Einheiten.
http://www.qd-europe.com/arrow
Dr. Joachim Weiss
06151 8806-72
weiss@qd-europe.com
4

Elektronenmikroskopie/Über uns
Vorvakuumbeschichter Q150R ES Plus zu verkaufen –
Wir schaffen Platz in unserem Labor
Wir verkaufen unseren sehr gut gepflegten
Quorum Sputter Coater
Q150R ES Plus. Hierbei handelt es
sich um das Vorvakuum-Kombigerät
aus Sputter Coater und Kohleverdampfer.
Er eignet sich optimal zum
Sputtern und Verdampfen von leitfähigen
Schichten für Anwendungen
in der Rasterelektronenmikroskopie
mit Tabletop- oder Wolframkathodengeräten.
Typischerweise ist mit
Goldschichten eine bis zu 50.000-fache
Vergrößerung möglich. Mit dem
Platinupgrade, welches wir Ihnen
ebenfalls anbieten können, kann
das Gerät auch Platin sputtern und
somit können (unter optimalen Bedingungen)
auch Vergrößerungen
bis 100.000-fach realisiert werden.
Mit dem Kohlefadeneinsatz können
Sie leitfähige Kohlenstoffschichten
für analytische Untersuchungen wie
EDX oder WDX aufbringen.
Der Q150R ES Plus kommt ausgestattet
mit einem Sputtereinsatz inkl.
Goldtarget (bei Platinupgrade mit
Platintarget), einem Kohlefadenkopf
für die thermische Verdampfung
von Kohlenstofffäden sowie einem
Schichtdickenmonitor.
Wir bieten den Vorvakuum Sputter
Coater zu einem sehr attraktiven
Preis mit einer Gewährleistung von
12 Monaten an.
Mehr zum Q150R ES Plus:
https://qd-europe.com/Q150r
Mehr zu Sputter Coatern und
Kohlebeschichtern:
https://qd-europe.com/sputtercoater-kohlebeschichter/
Anne Kast
06151 8806-456
kast@qd-europe.com
Darf ich mich vorstellen?
Mein Name ist Matthias Müller. Seit
einem Jahr bin ich Ihr Ansprechpartner
für Kryotechnologie und Magnetismus.
Vor meiner Zeit bei Quantum Design
habe ich mein Physik- und Mathematikstudium
an der Freien Universität
Berlin absolviert und war im
Anschluss in der Gruppe Quantum
an der Universität Mainz und habe
dort an Ionen- und Atomfallen gearbeitet.
Die dort durchgeführten
Experimente stellen eine Grundlage
für eine mögliche Quantencomputerplattform
dar.
Neben meiner Arbeit bin ich seit
über 20 Jahren im Turniertanz aktiv
und kann auf viele nationale Erfolge
zurückblicken. In den letzten Jahren
engagiere ich mich zudem ehrenamtlich
abseits des Parketts.
Bei Quantum Design freue ich mich
mit Ihnen nach Lösungen für Ihre
kryotechnischen Projekte zu suchen,
so betreue ich seit Beginn dieses
Jahrs die Produkte der Firma Janis. Zu
meinen weiteren Verantwortungsbereichen
gehören die Probe Stations
und Komponenten von Lake Shore
sowie die Indenter von MicroMaterials.
Gerne stehe ich Ihnen auch bei
Fragen zu diesen Produkten zur Verfügung.
Viele Grüße
Matthias Müller
Matthias Müller
06151 8806-554
mueller@qd-europe.com
5 Spectrum 161 | Mai 2021

Elektronenmikroskopie
Virtual Roadshow – Moderne Methoden
der Elektronenmikroskopie
Im November letzten Jahres veranstalteten
wir unsere erste virtuelle
Elektronenmikroskopie-Roadshow,
und das mit riesigem Erfolg!
Wir konnten uns über ausgebuchte
Sessions und reges Feedback an deren
Anschluss freuen. Das Seminar
zum Thema „Korrelative AFM- und
REM-Analyse“ hatte gar eine Teilnahmequote
von 100%. An dieser
Stelle also nochmal ein herzliches
Dankeschön an alle Teilnehmer für
Ihr Interesse und Engagement. Eindrücke
hierzu finden Sie auf den
Bildern.
Vom 07. - 09. Juni 2021 werden wir
dieses Format wiederholen und laden
Sie erneut herzlich ein teilzunehmen!
In ca. 45 - 60 minütigen
Sessions präsentieren wir Ihnen
die breiten Möglichkeiten elektronenmikroskopischer
Analytik zur
Oberflächenuntersuchung,
PROGRAMM
Montag, 07. Juni 2021, Anne Kast
■ 10.30 Uhr: Vortrag „Probenpräparation
für die Rasterelektronenmikroskopie“
■ 13.00 Uhr: Live-Vorführung der
Quorum Sputter Coater/Kohlebeschichter
Dienstag, 08. Juni 2021, Dominic Vogt
■ 9.00 Uhr: Grundlagen der Rasterelektronenmikroskopie
■ 10.30 Uhr: Energiedispersive
Röntgenspektroskopie
■ 13.00 Uhr: Tabletop- und Kompakt-
REM von Hitachi, Live Vorführung
(Ende ca. 14.30 Uhr)
Mittwoch, 09. Juni 2021
■ AFSEM von GeTec – korrelative
AFM- und REM-Analyse
■ In-situ-EM & µCT von DEBEN
Die Teilnahme ist kostenlos. Registrieren
Sie sich unter
https://qd-europe.com/em-onlineseminar/
Nach jeder Session stehen wir für Fragen
und Anregungen zur Verfügung.
Wir freuen uns auf Sie. Ihr Quantum
Design Elektronenmikroskopie-
Team.
www.qd-europe.com
Dr. Dominic Vogt
06151 8806-557
vogt@qd-europe.com
6

Elektronenmikroskopie/Licht&Laser
Kombination von Dehnungsmessung und AFM im SEM
Die Untersuchung von Bruchstellen
und Materialermüdung wird
routinemäßig in der Schadens-
Abb. 1: Kombination von AFSEM und In-situ-Zugund
Kompressionssystem von Deben für korrelierte
Dehnungsmessungen im SEM.
Abb. 2: Korrelierte In-situ-AFM & SEM-Dehnungsmessung
an einem Kupferdraht.
und Fehleranalyse eingesetzt. Dabei
stellt insbesondere die Analyse
von Bruchstellen auf der Nanoskala
eine Herausforderung dar und
ist ein aktiver Forschungsbereich
in den Materialwissenschaften.
Durch die intelligente Integration
von AFM und Dehnungsmessung
in einem SEM können die
komplementären Stärken beider
Mikroskopiemethoden perfekt
kombiniert werden. Der optikfreie
Messaufbau des AFSEM ermöglicht
es dabei, den Cantilever
direkt auf der Zugstage im SEM zu
positionieren (Abb.1).
Als Beispiel für eine korrelierte
In-situ-AFM & SEM-Dehnungsmessung
ist in Abb. 2 die Dehnung
eines Kupferdrahtes mit einem
Durchmesser von 250 µm gezeigt.
Der Draht wurde dabei um bis zu
Abb. 3: Rauigkeit der Drahtoberfläche als Funktion
der Dehnung.
29% gedehnt. Mit Hilfe der hohen
Auflösung des SEM kann immer
exakt die gleiche Stelle für unterschiedliche
Dehnungsstadien identifiziert
und die Rauigkeitsänderung
der Drahtoberfläche mit
Nanometergenauigkeit analysiert
werden (siehe Abb. 3).
Die Kombination von AFSEM mit
einem Zug- und Kompressionssystem
bietet damit vielseitige
Anwendungen bei der Untersuchung
von Materialermüdung oder
Bruchstellen.
https://www.qd-europe.com/AFSEM
Dr. Andreas Bergner
06151 8806-12
bergner@qd-europe.com
Neues Spektroradiometer ILT960 (180-1100 nm)
Das neue ILT960 Spektroradiometer
ist in drei Versionen mit unterschiedlichen
Wellenlängenbereichen
verfügbar.
In Kombination mit verschiedenen
Eingangsoptiken (z.B. Ulbrichtkugeln,
rechtwinkligen „Kosinus-Adapter“,
RAA4, usw.) und Kalibrierungen
können photometrische und radiometrische
Messungen in dem jeweiligen
Wellenlängenbereich durchgeführt
werden.
Seine Leistungsfähigkeit wurde im
Vergleich zum ILT950 durch eine
überarbeitete optische Strahlführung
für reduziertes Streulicht und
bessere thermische Stabilität, verändert.
Die Spektroradiometer der
ILT960 Serie haben einen COMOS-
Linearsensor.
https://www.qd-europe.com/ILT960
Uwe Schmidt
06151 8806-15
schmidt@qd-europe.com
7 Spectrum 161 | Mai 2021

Elektronenmikroskopie
Die Vielseitigkeit des Sputter Coaters –
Patterning für die Grauwertkorrelation
Abb. 1: Schematische Darstellung des fibDAC-Verfahrens
Die häufigste Anwendung eines
Desktopbeschichters ist es, leitfähige
Schichten auf nichtleitenden
Proben aufzubringen.
Folgende Parameter beeinflussen
dabei die Feinheit dieser
Schichten. Zum einen können
wir unterschiedliche Sputtermaterialien
wählen, die verschiedene
Eigenschaften haben. Zum
anderen spielt das Vakuum, das
der Beschichter erreichen kann,
sowie auch der Sputterstrom eine
entscheidende Rolle. Je besser der
Basiskammerdruck, umso feinkörniger
ist auch die Schicht. Für
möglichst hohe Auflösungen haben
wir also das Ziel, die Schicht
so fein wie möglich zu Sputtern,
damit wir nicht diese, sondern
eben unsere Probe selbst analysieren.
Frau Auerswald vom Fraunhofer
ENAS in Chemnitz und ihre Kollegen
Frau Kowol und Herr Rittrich
vom Zentrum für Mikrotechnologien
der TU Chemnitz haben
neben der hochauflösenden Abbildung
ihrer Proben noch eine
andere Anwendung für den Sputter
Coater Q150V ES Plus in ihrem
Labor und beschreiben diese in
einem Anwenderbericht für uns.
Sie verwenden das vom Fraunhofer
IZM entwickelte Verfahren
fibDAC (engl.: Focused-Ion-Beam
based Deformation Analysis by
Correlation) [1] um Eigenspannungen
anhand von Slot-(Graben)-Geometrien,
die mittels fokussiertem
Ionenstrahl (FIB) in
das Probenmaterial gemillt wurden,
zu analysieren. Abb. 1 zeigt
eine solche Beispielmessung. Um
mittel Grauwertkorrelation die
experimentellen Verschiebungsfelder
zu bestimmen, bedarf es
aber einer zufälligen Struktur -
ein sog. Patterning - auf der Probenoberfläche.
Wenn diese nicht
schon selbst eine solche Struktur
aufweist, muss sie nachträglich
hergestellt werden. Während bekannte
Methoden dafür z.B. das
Aufbringen kleiner Punkte (Dots)
mittels Gasinjektion der FIB [2]
oder gezieltes Abtragen von Oberflächenmaterial
durch Einziehen
eines FIB-Bildes sind, wurde hier
versucht eine solche Struktur im
Sputter Coater zu erzeugen.
Das Basisvakuum des Q150V Plus
wurde absichtlich niedrig im Bereich
von 10 -5 mbar gehalten (also
ein vergleichsweise hoher Druck zu
den üblichen 10 -6 mbar dieses Beschichters),
damit die Struktur der
Goldschicht sichtbar bleibt. Dazu
wurden dann verschiedene Parameter
wie Sputterstrom und Schichtdicke
variiert, bis ein vielversprechendes
Ergebnis erzielt werden konnte.
Abb. 2 zeigt beispielhaft die Versuche
bei denen mit 2 mA einmal
10 nm und einmal 5 nm Gold auf
polierte, unstrukturierte Si-Waferstücke
gesputtert wurden. Man sieht,
dass mit geringerer Dicke bei diesem
Strom eine vielversprechende
Struktur für die Grauwertkorrelation
hergestellt werden kann.
Die rein optische Begutachtung
ist aufgrund subjektiver Einflüsse
nicht ausreichend für die Bewertung,
ob die Oberfläche für die Grauwertkorrelation
geeignet ist. Deshalb
wurden als Testmethode zwei
REM-Bilder mit einem definierten
Beam Shift-Versatz aufgenommen.
Diese beiden Bilder wurden mit
Hilfe der Software VEDDAC 7 der
Chemnitzer Werkstoffmechanik
GmbH (CWM Chemnitz) korreliert.
Die Daten wurden mittels Medianund
Gaussfilter geglättet. Generell
ist nun für das Eigenspannungsmessverfahren
von Bedeutung,
bis zu welcher Vergrößerung die
Eigenstruktur, die mit dem Sputter
Coater erzeugt wurde, verwendet
werden kann. Als Korrelationsmethode
wurde zunächst der klassische
Kreuzkorrelationsalgorithmus
(Default) angewendet [3]. Abb. 3 zeigt
die Korrelationskoeffizienten nachdem
eine Haar-Wavelet-Korrelation
(Noisy) eingesetzt wurde um die
Streubreite zu verringern.
Abb. 2: Vergleich verschiedener Dicken der Goldschicht bei gleichem Sputterstrom (2mA).
Durch diese Experimente sind
Frau Auerswald und ihre Kollegen
zu dem Schluss gekommen, dass
Seite 9
8

Elektronenmikroskopie/Imaging
sich die gesputterten Schichten
als zufällige Struktur für die Grauwertkorrelation
eignen. Durch das
Variieren der Sputterparameter
konnten Strukturen hergestellt
werden, die sich für Vergrößerungen
ab 25-tausendfach einsetzen
lassen.
Es darf nicht außer Acht gelassen
werden, dass bei diesem Verfahren
noch weitere Einflussfaktoren auf
die Eigenspannungsanalyse wirken.
Jedoch kann durch eine gute
Strukturierung der Probenoberfläche
der Messfehler minimiert werden.
Abb. 3: Vergleich der Korrelationskoeffizienten für Vergrößerungen 25 kx und 100 kx
https://qd-europe.com/apvielseitigkeit-coater/
[1] N Sabaté et al 2006 J. Micromech.
Microeng. 16 254
[3] Handbuch VEDDAC 7, Chemnitzer
Werkstoffmechanik GmbH.
Lesen Sie alle Details hierzu im vollständigen
Anwenderbericht von
Frau Auerswald und Ihren Kollegen.
[2] Good Practice Guide No. 143, National
Physical Laboratory. Hampton
Road, Teddingenton, ISSN: 1368-6550
Anne Kast
06151 8806-456
kast@qd-europe.com
Specim IQ – Hyperspectral Imaging einfach und hochwertig
Die Hyperspektralkamera IQ von
Specim verbindet die hohe örtliche
und spektrale Auflösung
eines ortsauflösenden Spektrographen
mit der Handlichkeit und
einfachen Bedienbarkeit einer
modernen Kamera. Hyperspektralanalysen
sind damit direkt vor
Ort, unabhängig von einem Rechner
und festem Arbeitsplatz möglich!
Alle Komponenten, die dafür notwendig
sind, sind in der IQ an Bord.
Sie ist mit Wechselakku, Speicherkarte
und Monitor ausgestattet, ebenso
ist ein GPS-Sensor eingebaut. Weiterhin
ist eine Kamera für das sichtbare
Bild integriert, so dass ein Overlay
des Spektralbildes mit dem sichtbaren
Bild auf dem Display der Kamera
gezeigt werden kann.
Spektralanalysen können direkt in
der Kamera vorgenommen werden.
Die mitgelieferte Specim IQ Studio
Software ist in der Lage, spektrale
Informationen zu jedem Punkt auf
dem Bild zu liefern. Es können Klassifizierungsmodelle
erstellt oder
vorab erzeugte Modelle geladen
und zu einem späteren Zeitpunkt
ausgeführt werden. Daher kann die
Specim IQ direkt auf dem Feld oder
im Labor bei „Gut/Schlecht-Entscheidungen“
helfen. Die gewonnenen
Daten können später auch auf dem
Laborrechner analysiert werden.
Specim IQ öffnet die Tür zu Anwendungen,
für die das Hyperspectral-
Imaging aufgrund seiner Komplexität
bisher ungeeignet schien. Sie
findet z. B. Verwendung in Vegetationsanalysen,
Gemäldeuntersuchungen,
der Lebensmitteltechnologie,
Pharmazie, Kosmetik und Forensik.
Stefan Wittmer
06151 8806-63
wittmer@qd-europe.com
9 Spectrum 161 | Mai 2021

Life Science
Schnell und flexibel – Der neue DUOS2 von SCREEN eröffnet
neue Wege beim High-Throughput Screening
Durch neueste Entwicklungen in
der Imaging-Technologie gelingt
es immer besser, zelluläre Prozesse
und ihre Auswirkungen zu
verstehen. Imaging wird häufig
eingesetzt, um Zellstrukturen zu
charakterisieren und morphologische
und interzelluläre Veränderungen
zu analysieren. Biologische
Prozesse können dadurch besser
verstanden werden. Imaging hat
sich außerdem beim High-Contentund
High-Throughput-Screening
in Anwendungen der Wirkstoffentdeckung
bewährt. Zellbasierte
Analysen sind in den letzten Jahren
stark verbessert worden, so dass in
vitro Untersuchungen jetzt physiologisch
relevante Daten für die
Untersuchung und Beschreibung
von morphologischen und zellulären
Veränderungen liefern können.
Daher werden 3D-Zellkulturen-Systeme
heute häufig für in vitro und
ex vivo Untersuchungen verwendet
– nicht nur in den Bereichen Wirkstoffentdeckung
und investigative
Toxikologie, sondern auch um Veränderungen
auf phänotypischer
und molekularer Ebene zu analysieren.
Die neue Imaging-Plattform Cell3imager
DUOS2 von SCREEN kann
sowohl 3D- als auch 2D-Zellkulturen
abbilden und eignet sich für
die unterschiedlichsten Therapieansätze
im Bereich der regenerativen
Medizin. Mit der Möglichkeit
zur Fluoreszenz ermöglicht DUOS2
auch Multiparameter-Untersuchungen
(2D und 3D), mit denen sich
Veränderungen auf morphologischer,
zellulärer und molekularer
Ebene beobachten lassen, die im
Time-Lapse-Modus kultiviert werden.
Damit lassen sich Neuriten-
Auswuchs-Assays bestimmen und
quantifizieren, Sphäroide und Organoide
nicht-invasiv beobachten,
sowie Multifluoreszenz-Färbungen
vornehmen, um quantitative Informationen
über Proteine/Biomarker
zu erhalten. Die einzigartige,
schnelle Hellfeld-Imaging-Tauglichkeit
des Systems ermöglicht
nicht-invasive, zellbasierte Untersuchungen.
DUOS2 bietet eine sehr hohe Auflösung
und ultraschnelles Scanning,
mit der Möglichkeit zur Integration
in bestehende Robotiksysteme.
Die folgenden zwei Anwendungsbeispiele
zeigen die Flexibilität des
Systems. Im ersten Beispiel wurden
intestinale Organoide in Mikrotiterplatten
kultiviert und ihr Wachstum
mit Hilfe von markierungsfreiem
Hellfeld-Imaging untersucht.
Am Ende der Kultivierungszeit
wurde das Wachstum mit der neuen
Deep-Learning Software von
SCREEN extrapoliert (Abb. 1).
High-Speed Scanning erlaubt markierungsfreies
Imaging von multizellulären,
hepatitischen 3D-Sphäroiden,
die für Anwendungen in der
Qualitätskontrolle in Mikrowells
kultiviert werden. Anwendbar auf
die Bewertung, Evaluierung und
Bestimmung von potenziell nicht-
Tag 1 Tag 2
Tag 3 Tag 4
Durchmesser (µm)
300
200
100
0
1 2 3 4
Tage
SQ96
R824
SQ-Typ
mit Objekterkennung
RB-Typ
SQ-Typ
(Fluoreszenz)
1
0,8
Zirkularität
0,6
0,2
1
SQ96
R824
0
1 2 3 4
Tage
Abb. 1
Seite 11
10

Life Science/Magnetismus
toxischen Verbindungen für weitere
vorklinische Entwicklungen.
Neue Zell- und Molekulartechnologien
haben dazu geführt, dass
Stammzellen heute verwendet werden,
um die Pathogenese von verschiedenen
Krankheiten zu untersuchen.
In diesem Zusammenhang
hat die induzierte Pluripotente
Stammzellen (iPS) Technologie viel
für die regenerative Medizin und
die neurodegenerative Therapienlandschaft
geleistet. Mit ihrer Hilfe
lassen sich die zellulären Aspekte
von Krankheiten untersuchen.
Dazu werden in vitro Assay-Systeme
verwendet, um Zusammensetzungen
durch Vermessen der
Neuriten-Auswuchs-Endpunkte zu
bestimmen. Wie in Abb. 2 zu sehen,
wurden IPSC-Zellen über einen gewissen
Zeitraum kultiviert und hinsichtlich
des Neuriten-Auswuchses
beobachtet. Die Neuritenlängen
können quantifiziert werden, um
den Effekt der unterschiedlichen
Zusammensetzungen zu messen.
Abb. 2 Beobachtung von Neuriten-Auswuchs-Immunfärbung von sympathischen Neuronen in iPS-Zellen
Die neuronalen Zellen wurden mit
TUJ1 (Tubulin beta III) und PHOX 2B
gefärbt, um die Zellkörper und Neuritenlängen
zu quantifizieren.
Die vom Cell 3imager DUOS 2 verwendete
Technologie ist robust,
schnell und flexibel anpassbar für
ein breites Spektrum an Anwendungen
der zellbasierten Analyse
in regenerativer Medizin und anderen
Therapieansätzen.
Dr. Raimund Sauter
06151 8806-24
sauter@qd-europe.com
VSM – Magnetische Messungen ganz einfach
Lake Shore hat mit dem VSM Modell
8600 einen großen Sprung gemacht.
Vergleicht man das aktuelle Modell
mit dem Vorgänger, so findet man
viele Verbesserungen: deutlich bessere
Empfindlichkeit, schnellere
Messpunkte, einfachere Handhabung
z.B. schnellerer Wechsel der
Temperatur-Option. In den beiden
Modellen 8604 (bis zu 2,7 Tesla Magnetfeld)
und dem größeren 8607 (bis
zu 3,2 Tesla Magnetfeld) sieht man
daher die jahrelange Erfahrung
von Lake Shore auf dem Gebiet der
Vibrating Sample Magnetometer
mit einem
Elektromagneten. Im
Gegensatz zu den Magnetometern
mit einem
supraleitenden Magneten
wird weder Flüssig-
Helium benötigt noch
ein Kaltkopf der dieses
erzeugt. Neu bei den
VSMs ist die Messoption
Magneto-Widerstand.
Verschaffen Sie sich
selbst einen Eindruck.
Auf Youtube finden Sie
eine Einführung mit unserem Vorführ-VSM
in der Hauptrolle.
Hier geht es zum Video:
https://bit.ly/2RT2F35
Dr. Marc Kunzmann
06151 8806-46
kunzmann@qd-europe.com
11 Spectrum 161 | Mai 2021

Imaging/Über uns
Mit AOS können Sie rechnen!
AOS Technologies in der Schweiz,
unser Lieferant für Highspeedund
Streaming Kameras,
bietet eine
Lösung für (fast)
alle Anwendungsfragen
im Bereich
schneller Bildfolgen.
Für eine erfolgreiche
Anwendung
gilt es, die bestmögliche
Konfiguration
zu finden, oder bei
einer bereits vorhandenen
Highspeed-Kamera
das
richtige „Window
of Interest“ zu erkennen, so dass
die Kamera die gewünschte Bildrate
und Aufnahmelänge zur Verfügung
stellt.
Bei 30 Kameras und über 100 Varianten
kann man im Portfolio von
AOS aber durchaus den Überblick
verlieren. AOS hat nun ein Werkzeug
entwickelt, das exakt dabei
hilft, entweder die Wunschkamera
oder das benötigte „Window of Interest“
zur Bildrate zu finden, den
Kalkulator. Er ist über die Webpage
von AOS unter „Resources“ zu finden
und kann dort heruntergeladen
werden. Alternativ findet man
diesen auch als Handy-App in den
Stores von Google und Apple.
Mit dem Kalkulator können Sie eine
Kamera auswählen, Sequenzlängen
berechnen und Bildraten unter Berücksichtigung
unterschiedlicher
Pixelzahlen ermitteln. Dazu können
Sie ein passendes Objektiv auswählen,
wenn Sie die Distanz zum Objekt
und/oder dessen Größe kennen.
Der Kalkulator von AOS hilft Ihnen
also nicht nur dabei, die richtige Kamera
zu finden, sondern auch vor Ort
das Bestmögliche aus der Kamera zum
Gelingen Ihrer Aufnahmen herauszuholen.
Stefan Wittmer
06151 8806-63
wittmer@qd-europe.com
Quantum Design auf LinkedIn
Seit August letzten Jahren posten wir
wieder regelmäßig auf LinkedIn. Einige
von Ihnen haben uns vielleicht
schon entdeckt und folgen uns bereits.
Alle anderen sind herzlich dazu
eingeladen! Natürlich ist es auch für
uns spannend zu sehen, welche unserer
Posts die Spitzenreiter sind. Die
ersten beiden Plätze können Sie den
Abbildungen entnehmen. Neu sind
die Showcase-Seiten, die auf unsere
Themenfelder fokussieren.
Erfahren Sie auch hier mehr über
Elektronenmikroskopie, Imaging,
Kryotechnologie und Magnetismus.
Folgen Sie uns und verpassen Sie keine
Neuigkeiten mehr.
Platz
1
Platz
2
http://www.linkedin.com/quantumdesign-europe
Marlene Fontan
06151 8806-493
fontan@qd-europe.com
Quantum Design –
Ihr Partner in Europa
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Im Tiefen See 58
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Die deutsche Ausgabe des Spectrum erscheint viermal jährlich. Für den Inhalt verantwortlich: Dr. Joachim Weiss
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