ein Wenig zur Einleitung

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Oliver 2020-01-26 21:16:37 +01:00
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@ -25,8 +25,20 @@ Die Transmissionselektronenmikroskopie, kurz TEM, stellt in vielen Bereichen der
Ingenieurswissenschaften sowie der Medizin ein wichtiges Verfahren zur Untersuchung von Ingenieurswissenschaften sowie der Medizin ein wichtiges Verfahren zur Untersuchung von
anorganischen wie organischen Materialien auf deren atomare Struktur oder zur hohen Auflösung anorganischen wie organischen Materialien auf deren atomare Struktur oder zur hohen Auflösung
diverser Materialien dar. Man nutzt hierzu Elektronen, da deren geringe Wellenlänge eine diverser Materialien dar. Man nutzt hierzu Elektronen, da deren geringe Wellenlänge eine
deutlich genauere Auflösung ermöglicht als beispielsweise Röntgenstrahlung und diese einfacher deutlich genauere Auflösung ermöglicht (vgl.~\ref{eq:auflösung}) als beispielsweise
zu handhaben sind als Gammastrahlung im gleichen Wellenlängenbereich. Röntgenstrahlung und diese einfacher zu handhaben sind als Gammastrahlung im gleichen
Wellenlängenbereich.
\begin{equation}\label{eq:auflösung}
\delta_{min} = 0.61 \cdot \frac{\lambda}{n \cdot \sin\alpha}
\end{equation}
\begin{conditions}
\delta_{min} & Auflösungsgrenze eines Lichtmikroskops\\
\lambda & Wellenlänge\\
n & Brechungsindex vor der Objektivlinse\\
\alpha & halber Öffnungswinkel des Objektivs
\end{conditions}
\subsection{Aufbau und Funktionsweise eines TEM} \subsection{Aufbau und Funktionsweise eines TEM}
\label{sec:aufbau} \label{sec:aufbau}
@ -108,6 +120,59 @@ Von elastische Streuung spricht man, wenn die kinetische Energie des Elektrons v
Stoß gleich bleibt. Dabei wird ein Atom durch das Coulombpotential, das sich aus Atomkern und den Stoß gleich bleibt. Dabei wird ein Atom durch das Coulombpotential, das sich aus Atomkern und den
ihn umgebenden, abschirmend wirkenden Elektronen zusammensetzt. ihn umgebenden, abschirmend wirkenden Elektronen zusammensetzt.
\subsubsection{Unelastische Streuung}
\label{sec:inelast}
Inelastische Streuung erfolgt dann, wenn die Strahlelektronen mit den Hüllenelektronen der
Objektatome zusammenstoßen. Dabei überträgt das einfallende Elektron dem Hüllenelektron Energie,
die dazu führt, dass das Hüllenelektron entweder auf ein höheres Energieniveau geschubst wird
oder falls die übertragene Energie mindestens so groß wie die Bindungsenergie des Atoms ist,
sogar zur Ionisation führen. Bei Festkörpern kann es außerdem zu Verlusten aufgrund von
Phononenanregungen sowie Plasmonen kommen.\\
Diese Energieverluste, die vor allem bei Ionisierungsverlusten elementspezifisch sind, werden bei
der Elektronenenergieverlustspektroskopie aufgezeichnet. Dadurch können Rückschlüsse auf die
Zusammensetzung des untersuchten Materials gezogen werden.
\subsubsection{Streuung an dünnen Folien}
\label{sec:folie}
Da man die untersuchten Objekte mit Elektronen durchleuchten möchte, müssen diese dünn sein,
so dünn, dass man sie als Folien beschreiben kann. Bei dieser Betrachtungsweise geht man von
Einfachstreuungen aus, da die Amplitude der einfallenden Welle so stark abgeschwächt wird, dass
man sie vernachlässigen kann. Diese Annahme der Einfachstreuung nennt man kinematische Näherung.
Die gestreute Welle ergibt sich dann als Summe, ergo Interferenz, der Einzelwellen.
Wichtig für die Betrachtung ist des Weiteren die Unterscheidung der Folien in verschiedene
Materialien: amorph, einkristallin und polykristallin.\\
Amorph sind Materialien dann, wenn die Atome bzw. Moleküle aus denen sie bestehen in keiner
strukturierten oder periodischen Ordnung zu einander stehen, sondern zufällig zu einander
ausgerichtet sind. Das Beugungsbild ergibt sich zu konzentrischen Kreisen, die allerdings nicht
unbedingt einzeln erkennbar sein müssen, da sie eher verschmiert aussehen. Aus diesem Beugungsbild
kann man den Abstand, den die Atome zu einander haben berechnen.\\
Kristalline Strukturen beschreibt man in dem man die Elementarzellen, die die Grundstruktur des
Kristalls darstellen, verschiebt, um somit den gesamten Kristall aus diesen aufzubauen.
Anschließend kann man in den Kristall Netzebenen, parallele, äquidistante Ebenen, die die selbe
Periodizität aufweisen wie die Beschreibung der Elementarzellen mittels Punktgitter, legen und
mit Hilfe der Bragg-Gleichung eine Bedingung für konstruktive Interferenz aufstellen.
\begin{equation}\label{eq:bragg}
2 \cdot d_{hkl} \sin\vartheta = n \cdot \lambda, n=1,2,3,...
\end{equation}
Dabei ist \(d_{hkl}\) der Abstand der Netzebenen:
\begin{equation}\label{eq:netz}
d_{hkl} = \frac{a}{\sqrt{h^2+k^2+l^2}}
\end{equation}
\begin{conditions}
\vartheta & Einfallswinkel der Welle\\
\lambda & Wellenlänge\\
a & Gitterkonstante
\end{conditions}
\section{Durchf\"uhrung und Auswertung} \section{Durchf\"uhrung und Auswertung}
\label{sec:durchaus} \label{sec:durchaus}