Gefügedarstellung im Rasterelektronenmikroskop
OTTO SCHAABER
(Institut für Härterei-Technik, Bremen-Lesum)
1. Prinzipieller Aufbau eines Rastermikroskopes
Ein Bild über die Möglichkeiten des Rasterelektronenmikroskopes für ein bestimmtes
Arbeitsgebiet läßt sich nur gewinnen, wenn man sich mit den Besonderheiten dieses
Instrumentes vertraut gemacht hat. Wie der Name bereits andeutet, handelt es sich hier um
eine der zahlreichen denkbaren Varianten eines Rastermikroskopes. Deren hervor-
stechendstes Merkmal ist das nichtoptische Abbildungsprinzip. Die abzubildende Oberfläche
wird mit einer elektromagnetischen oder Korpuskular-Strahlung punktförmig „beleuchtet“.
Beim Auftreffen einer solchen Strahlung auf einen Festkörper werden eine Reihe
physikalischer Phänomene beobachtet. Ihre Intensität wird mit geeigneten Fühlern gemessen,
verstärkt, analog oder digital angezeigt und registriert. In den meisten Fällen steuert das
erhaltene Signal nach entsprechender Verarbeitung die Helligkeit des Elektronenstrahles
einer Kathodenstrahlröhre.
So hat man zunächst allerdings nur eine Information über einen Punkt der Oberfläche in der
Größenordnung etwa des „bestrahlten‘“ Flecks (Fig. 1). Die so für jeden Punkt der abzubil-
denden Oberfläche charakteristischen Einzelinformationen müssen nun in geeigneter Weise
zu einer Gesamtabbildung zusammengesetzt werden. Das geschieht im Prinzip wie beim
Fernsehen dadurch, daß sowohl der Meß- wie der Abbildungsstrahl zeilenförmig das Objekt
bzw. das Bildfeld überstreichen. An den Ablenkspulen des Meß- und des Abbildungsstrahles
liegt jeweils eine synchron nach Art eines Sägezahns veränderliche Spannung und zwar so,
daß die Ablenkung in X-Richtung um den Faktor N schneller als in Y-Richtung erfolgt
(Fig. 2). Bei quadratisch abgerasteter bzw. abgebildeter Fläche entspricht N gleichzeitig auch
der Zahl der Bildzeilen.
Ob das aus den Einzelinformationen zusammengesetzte Bild des Objekts in gleicher Größe,
verkleinert oder vergrößert wiedergegeben wird, hängt davon ab, ob der Strahl der Bildröhre
in der Zeiteinheit die gleiche, eine kleinere oder eine größere Strecke als der abtastende
Meßstrahl zurücklegt. Das Bildfeld ist im allgemeinen durch die Größe der verwendeten
Kathodenstrahlröhre vorgegeben und damit auch der auf der Bildröhre in X- bzw Y-Richtung
zurückgelegte Weg. Die Maßstabsveränderung erfolgt bei diesen Systemen daher ausschließ-
lich dadurch, daß der abtastende Meßstrahl in der Zeiteinheit einen um den Vergrößerungs-
faktor X kleineren Weg zurücklegt als der synchron gesteuerte Bildstrahl. In der Praxis wird
dies dadurch erreicht, daß die Ablenkspannungen für den abtastenden Strahl in die Bildröhre
von den selben Sägezahngeneratoren entnommen wird, daß aber nur an den Ablenkspulen
der Bildröhren die volle Spannung, an den Ablenkspulen des Meßstrahles jedoch eine durch
geeignete Widerstandskaskaden um den Vergrößerungsfaktor entsprechend verminderte
Spannung liegt.
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