Rasterelektronenmikroskopie (REM) - Metallografische Untersuchung

Bei der Rasterelektronenmikroskopie (REM-Analyse) wird die Mikrostruktur einer Oberfläche mithilfe eines Elektronenstrahls sehr genau untersucht. Dazu wird ein Primärelektronenstrahl mithilfe einer Elektronenkathode erzeugt und zur Beschleunigung zur Anode hin geleitet. Anschließend wird dieser Elektronenstrahl durch elektromagnetische Linsen auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objekts fokussiert und zeilenförmig darüber gerastert. Die dabei stattfindende Wechselwirkung der Elektronen mit der Oberfläche wird analysiert.

Der Sekundärelektronenkontrast (SE) bildet die Oberflächentopografie ab, da die energiearmen Sekundärelektronen aus inelastischen Stößen mit den oberflächennahen Bereichen entstammen.

Materialanalysen erfolgen mit dem Materialkontrast (BSE), der durch Rückstreuelektronen (RE) entsteht. Diese resultieren aus inelastischer und elastischer Streuung und decken den Energiebereich oberhalb der SE ab. Die Signalintensität ist dabei von der Ordnungszahl der Elemente abhängig. Schwere Elemente (hohe Ordnungszahl) führen zu einer stärkeren Rückstreuung und erscheinen hell, während leichte Elemente (niedrige Ordnungszahl) dunkel erscheinen. Leichtere Elemente (niedrige Ordnungszahl) erscheinen dagegen dunkel.

• Rasterelektronenmikroskopie (REM – SE, BSE)
• Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX)
• Micro-Röntgenfluoreszensanalyse (RFA, XRF)
• Electron Backscatter Diffraction (EBSD)

Die Rasterelektronenmikroskopie ist eine leistungsstarke Technik, die in vielen Bereichen von großer Bedeutung ist.

1. Hochauflösende Bildgebung
   • Detailgenaue Bilder: Das REM bietet eine sehr hohe Auflösung, die es ermöglicht, feine Details und Strukturen von Proben bis in den Nanometerbereich sichtbar zu machen. Dies geht weit über die Fähigkeiten von Lichtmikroskopen hinaus.
   • Oberflächentopographie: Die Technik liefert detaillierte Informationen über die Oberflächentopographie von Proben, was entscheidend für die Charakterisierung von Materialien ist.
2. Materialanalyse
   • Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX): Mittels EDX können im REM die chemischen Elemente von Proben bestimmt werden. Dies erfolgt, indem die charakteristischen Röntgenstrahlen detektiert werden, die nach Anregung von den Atomen der Probe emittiert werden.
   • Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX): Die Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse (µ-RFA bzw. µ-XRF) dient ebenfalls der Elementanalyse, nutzt jedoch eine Röntgenquelle anstelle eines Elektronenstrahls. Gegenüber der EDX-Analyse zeichnet sich die µ-RFA insbesondere durch eine höhere Nachweisempfindlichkeit für chemische Elemente aus.
   • Mikrobereichsanalyse: Die Technik ermöglicht die Analyse der chemischen Zusammensetzung auf sehr kleinen Skalen, was für die Untersuchung von Materialdefekten, Verunreinigungen und Legierungsverteilungen wichtig ist.
3. Materialcharakterisierung
   • Defektanalyse: Mittels REM sind Untersuchungen von Materialdefekten wie Rissen, Porositäten und Einschlüssen möglich. Diese beeinflussen die mechanischen Eigenschaften und somit die Lebensdauer von Materialien.
   • Fehleranalyse: Die REM-Analyse hilft bei der Analyse von Produktionsfehlern und der Untersuchung von Schadensmechanismen, um Produktionsprozesse zu verbessern und die Zuverlässigkeit von Produkten zu erhöhen.
   • Kristallstruktur und Phasenanalyse: Die Rückstreuelektronendiffraktion (EBSD) ermöglicht die Analyse der Kristallstruktur und Phasenzusammensetzung von Materialien auf mikroskopischer Ebene.