Rastersondenmikroskop Präsentiert von : Michael Steffen Cihan

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Rastersondenmikrokopie Rastersondenmikroskopie ist der Überbegriff für alle Arten der Mikroskopie, bei der das Bild nicht mit einer optischen erzeugt wird, sondern über eine so genannte Sonde. Die zu untersuchende Probenoberfläche wird mittels dieser Sonde, die mit der Probe in Wechselwirkung steht, in einem Rasterprozess Punkt für Punkt abgetastet. Die sich für jeden einzelnen Punkt ergebenden Messwerte werden dann zu einem einzigen (meist digitalen) Bild zusammengesetzt Die Rastersondenmikroskopie basiert mit Ausnahme der Rasterelektronenmikroskopie auf der jeweiligen Wechselwirkung einer nanoskopischen Sonde mit der Oberfläche eines Festkörpers. Diese Wechselwirkung kann z. B. eine mechanische Kraft, eine elektrische Kraft, eine magnetische Kraft, oder auch eine Lichtwelle sein. Die zu untersuchende Oberfläche wird dabei in der Regel nicht durch die Sonde verändert oder zerstört. Die heute am besten etablierten Grundmethoden der Rastersondenmikroskopie sind Rastertunnelmikroskop, Abk. RTM Rasterkraftmikroskop, Abk. RKM Magnetkraftmikroskop, Abk. MKM Optisches Rasternahfeldmikroskop Rasterelektronenmikroskop Sie unterscheiden sich neben der Art der Wechselwirkung auch in den Probenanforderungen (leitende, nichtleitende, magnetische) und insbesondere in ihrem Auflösungsvermögen.

Funktionsweise

Rasterkraftmikroskop Eine Messspitze, die sich auf einem elastisch biegsamen Hebelarm befindet, wird als Messsonde in geringem Abstand über die Probenoberfläche geführt. Ein piezoelektrischer Scanner bewegt hierfür entweder die Spitze über die Probe. Die Verbiegungen des Hebelarms hervorgerufen durch Kräfte zwischen Probe und Spitze werden hochaufgelöst gemessen, indem ein Laserstrahl auf die Spitze gerichtet wird und der reflektierte Strahl mit einem Photodetektor aufgefangen wird. Die Verbiegungen des Hebelarms geben Aufschluss über die Oberflächeneigenschaften der Probe. Ein wichtiges Element eines Rasterkraftmikroskops ist der Controller, der die Bewegung des Scanners und der Probe bzw. Spitze steuert sowie die Signale auswertet.

Rastertunnelmikroskop Das Rastertunnelmikroskop ist ein Mikroskop, das in der Oberflächenphysik/Oberflächenchemie eingesetzt wird, um die Oberfläche einer Probe abzubilden, um z. B. Oberflächendefekte und Nanostrukturen- sichtbar machen. Bei der rastertunnelmikroskopischen Messung wird eine elektrisch leitende Spitze systematisch (in einem Raster) über das ebenfalls leitende Untersuchungsobjekt gefahren. Die Spitze und die Objektoberfläche sind dabei nicht in elektrischem Kontakt. Nähert man jedoch die Spitze der Oberfläche, so dass ein Austausch von Elektronen auftritt, was bei Anlegen einer kleinen Spannung zu einem Tunnelstrom führt. Beim Abrastern der Probenoberfläche wird nun die Höhe der Spitze dynamisch so geregelt, dass der Tunnelstrom konstant bleibt. Damit fährt die Spitze ein getreues „Höhenprofil“ der Oberfläche nach. Die Rastertunnelmikroskopie ist ein indirektes Abbildungsverfahren, da das Gesamtbild einer Messung aus den an jedem Rasterpunkt gemessenen und in Graustufen umgerechneten Werten des Höhen-Regelsignals zusammengesetzt wird. Es können nur elektrisch leitende Proben (Metalle, Halbmetalle) untersucht werden.

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