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