Das Transmissionselektronenmikroskop ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug für die Materialwissenschaften. Ein hochenergetischer Elektronenstrahl durchdringt eine sehr dünne Probe und die Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Atomen werden genutzt, um Eigenschaften wie die Kristallstruktur und Eigenschaften wie Versetzungen und Korngrenzen in der Struktur zu beobachten. Auch chemische Analysen können mit dieser Methode durchgeführt werden.
Die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) ist eine Analysemethode zur Untersuchung von Schichtwachstum, Zusammensetzung und Defekten in Halbleitern. Mithilfe hoher Auflösung lassen sich Qualität, Form, Größe und Dichte der Materialien analysieren.
Die TEM-Transmissionselektronenmikroskopie-Analyse funktioniert nach den gleichen Grundprinzipien wie die Lichtmikroskopie, verwendet jedoch Elektronen anstelle von Licht. Da die Wellenlänge von Elektronen viel kleiner ist als die Wellenlänge von Licht, ist die optimale Auflösung dieser Analysebilder um eine Größenordnung besser als die eines Lichtmikroskops. So kann diese Analysemethode kleinste Details der inneren Struktur aufdecken, in einigen Fällen so klein wie einzelne Atome.
Während des Abbildungsprozesses wird der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone mithilfe einer Kondensorlinse zu einem kleinen, dünnen, kohärenten Strahl fokussiert. Dieser Strahl wird durch die Kondensoröffnung begrenzt, die Elektronen mit großem Winkel ausschließt. Der Strahl trifft dann auf die Probe und überträgt Fragmente je nach Dicke und Elektronentransparenz der Probe. Dieser durchgelassene Teil wird durch die Objektivlinse auf ein Bild auf einem Phosphorschirm oder einer Kamera mit ladungsverbundenen Vorrichtungen fokussiert. Optionale Linsenöffnungen werden verwendet, um den Kontrast zu erhöhen, indem Beugungselektronen mit großem Winkel blockiert werden. Das Bild wird dann vollständig vergrößert. Das Bild trifft auf den Phosphorschirm und Licht wird erzeugt, wodurch der Benutzer das Bild sehen kann. Dunklere Bereiche des Bildes stellen Bereiche der Probe dar, wo weniger Elektronen übertragen werden, während hellere Bereiche des Bildes Bereiche der Probe darstellen, wo mehr Elektronen übertragen werden.
Eine Testprobe muss dünn genug sein, um genügend Elektronen zu übertragen, um ein Bild mit minimalem Energieverlust zu erzeugen. Daher ist die Probenvorbereitung ein wichtiger Aspekt des TEM-Analyseprozesses.
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