Rasterelektronenmikroskopie
Wir bieten Rasterelektronenmikroskopie (REM und EDX) zur präzisen Untersuchung von Oberflächen und Materialien als Dienstleistung an. Damit werden bildgebende Analysen von Oberflächen mit sehr großer Vergrößerung durchgeführt (REM Analysen) sowie ortsaufgelöste Materialanalysen mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX Analyse) am REM. Dabei wird die chemischen Elementzusammensetzung des Werkstoffes bestimmt.
Als Steinbeis-Transferzentrum sind wir spezialisiert auf die Untersuchung von Oberflächen und Materialien und setzen diese auch im Zusammenhang mit tribologischen Verschleißanalysen ein. Mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX Analyse) sind auch zerstörungsfreie Schichtdickenmessungen von dünnen Schichten im Nanometerbereich möglich.
Leistungsübersicht
- Oberflächenanalyse
- Hochauflösende Aufnahmen
- Materialanalyse
- Partikelanalyse
- Fremdmaterial-Analyse
- Verschleißanalyse
- Bruchanalytik
- Korrosionsschäden
- Schichtdickenmessung
- Rauheitsmessung
REM Aufnahme
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Rasterelektronenmikroskopie (REM und EDX).
REM Mikroskopie – Verfahren
Bei einem Rasterelektronenmikroskop (REM) wird die Oberfläche von Proben, die sich in einem Vakuum befinden, durch einen Primärelektronenstrahl beschossen. Dazu wird ein mit Hilfe einer Elektronenkathode zur Beschleunigung zur Anode hin erzeugt. Anschließend wird dieser Elektronenstrahl durch elektromagnetische Linsen auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objektes fokussiert. Der fein gebündelte Elektronenstrahl wird zeilenförmig über das darzustellende Objekt geführt und die hierbei stattfindende Wechselwirkung der Elektronen mit der Oberfläche analysiert.
Bei der Rasterelektronenmikroskopie löst der auf die Probe treffende Primärelektronenstrahl in der Oberfläche eine Vielzahl von Reaktionen aus. Der Sekundärelektronenkontrast (SE) bildet die Oberflächentopografie ab. Des Weiteren entstehen durch elastische Wechselwirkungen reflektierte Elektronen, der sogenannte Rückstreukontrast (BSE). Dieser wird auch als Materialkontrast bezeichnet. Die Signalintensität ist dabei von der Ordnungszahl der Elemente abhängig. Schwere Elemente (Elemente mit hoher Ordnungszahl) führen zu einer stärkeren Rückstreuung und erscheinen hell. Das BSE Bild ermöglicht Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Probenoberfläche und auf die Verteilung der verschiedenen Elemente.
REM Analyse
Bei der REM Analyse werden Oberflächen von Bauteilen, die sich in einem Vakuum befinden, durch einen Primärelektronenstrahl beschossen und die ausgesandte Strahlung durch verschiedene Detektoren analysiert. Der SE Detektor registriert die Sekundärelektronen und somit die Information über die Oberflächentopografie. Der BSE Detektor registriert die Rückstreuelektronen und somit die Informationen über die schwere der chemischen Elemente, also den Materialkontrast. Der Vorteil der Rasterelektronenmikroskopie besteht darin, dass die Oberfläche einer Probe mit einer sehr hohen Auflösung und Tiefenschärfe bildgebend analysiert werden kann und gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet ortsaufgelöste Materialanalysen durchzuführen. Des Weiteren gibt es heutzutage auch die Möglichkeit durch stereoskopische Rekonstruktion 3D-Aufnahmen einer Objektoberfläche anzufertigen und somit Erhabenheiten und Vertiefungen zu vermessen und sogar Rauheitsmessungen vorzunehmen. Die REM Analyse gehört zur erweiterten Oberflächenanalytik.
Mit dem Rasterelektronenmikroskop sind durch die sehr hohe laterale Auflösung auch sehr präzise Schichtdickenmessungen am Probenquerschliff möglich, so wie es in der nachstehenden REM Aufnahme dargestellt ist.
Schichtdickenmessung am Querschliff
REM Bilder
Die mit einem Rasterelektronenmikroskop erzeugten REM Bilder sind Abbildungen der Objektoberfläche. In der Regel werden die bildgebenden Aufnahmen aus den Sekundärelektronen (SE) gewonnen, die von den Primärelektronen des Elektronenstrahls in Wechselwirkung mit den Atomen des untersuchten Objekts entstehen.
Ein weiteres Abbildungsverfahren der Rastelektronenmikroskopie ist die Detektion der Rückstreuelektronen (BSE) für REM-Aufnahmen. Diese Aufnahmen des Rasterelektronenmikroskops stellen den Materialkontrast dar. Schwere Elemente (hohe Ordnungszahl) führen zu einer starken Rückstreuung, was die entsprechenden Bereiche hell erscheinen lässt.
Die SE- und BSE-Aufnahmen können weiter hinsichtlich geometrischer Merkmale ausgewertet werden. Dazu gehört beispielsweise auch die Partikelanalyse mit statistischer Auswertung von Anzahl, Größen, Umfang, Fläche uvm.
REM EDX Analyse
Die Materialanalyse am REM erfolgt mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) bei der die chemischen Elemente des Materials bestimmt werden. Die REM EDX Analyse gehört zur Röntgenmikroanalyse und beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird. Diese entsteht, wenn der Primärelektronenstrahl in der Probenoberfläche ein Elektron einer kernnäheren Schale herausschlägt. Die Energiedifferenz wird in Form eines Röntgenquants frei. Mit dem EDX Detektor am REM können diese Energien bestimmt werden, wobei deren Intensität charakteristisch für die in der Probe vorkommenden Elemente ist.
Mit Hilfe der energiedispersiven Röntgenspektroskopie werden auch Schichtdicken von sehr dünnen Schichten im Bereich von 10 – 1000 nm bestimmt.
Im Rahmen unserer Qualitätssicherung nehmen wir regelmäßig an Laborvergleichen teil, denn EDX-Analysen hängen sehr stark von der Sorgfalt und der Erfahrung des durchführenden Mitarbeiters/in ab. Beim Laborvergleich 2019 konnte unser Labor wieder sehr gute Werte erreichen.
Stereoskopische 3D-Rekonstruktion REM-Aufnahme