Rasterelektronenmikroskopie und Mikrobereichsanalyse

Beschreibung

Die Rasterelektronenmikroskopie erweist sich als eine vielseitige Methode für morphologische und analytische Untersuchungen von Oberflächen. Es erlaubt die Untersuchung zentimetergroßer Objekte bei 10-facher bis 500.000-facher Vergrößerung und liefert schärfentiefe Bilder von Reliefoberflächen, die sich relativ leicht deuten lassen. In Kombination mit Mikrobereichsanalysatoren (EDS und WDS) können Elemente in Mikrobereichen qualitativ und Elementgehalte quantitativ bestimmt werden.

Ziel der Weiterbildung

Lernen Sie die Leistungsfähigkeit und die Einsatzmöglichkeiten der modernen Rasterelektronenmikroskopie (REM) bei der Abbildung von Oberflächen und in der Mikrobereichsanalyse kennen. Im Seminar werden unter anderem Grundlagen, Kathodensysteme, Kontrastarten, Präparations- und Mikroskopiertechniken sowie alternative Rastermethoden vorgestellt. Sie erweitern Ihr Wissen ebenfalls über analytische Verfahren wie die EBSD zur Gewinnung von Kristallorientierungen und Texturen und der Kathodolumineszenz, die zur Detektion von Verunreinigungen unentbehrlich ist.

Hinweis:
Demonstrationen und Übungen werden am dritten Tag in der Materialprüfungsanstalt (MPA) Universität Stuttgart durchgeführt.

Teilnehmerkreis

Dieses Seminar richtet sich an wissenschaftliche und technische Mitarbeiter, die Kenntnisse über Oberflächenuntersuchung in Mikrobereichen benötigen bzw. ihre Kenntnisse erweitern und vertiefen wollen.

Inhalte

Montag, 12. Oktober 2020
8:30 bis 12:30 und 13:30 bis 17:00 Uhr

1. Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie (P. F. Schmidt)
> Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie (REM)
> Vergleich von Lichtmikroskopie und REM
> Auflösungsvermögen und Auflösungsgrenze
> Signale und Kontrastarten in der REM
> Mikrobereichsanalyse EDS/WDS

2. Aufbau eines Rasterelektronenmikroskops (P. F. Schmidt)

3. Signale und Kontrastarten in der Rasterelektronenmikroskopie (P. F. Schmidt)
> Wechselwirkungsprozesse zwischen Elektronenstrahl und Probe
> Sekundärelektronen (SE): Topographiekontrast, Potenzialkontrast, Magnetkontrast Typ I
> absorbierte Elektronen
> Rückstreuelektronen (RE): Topographiekontrast, Materialkontrast, Kristallorientierungskontrast (Channelling-Kontrast), EBSD = Electron Backscatter Diffraction, Magnetkontrast Typ II
> Kathodolumineszenz
> Röntgenstrahlung

4. Detektorstrategien (P. F. Schmidt)
> optimale Nutzung von Sekundärelektronen (SE), Rückstreuelektronen (RE) und transmittierten Elektronen (TE)
> Bildbeispiele
> REM bei tiefen Temperaturen

5. Vergleich verschiedener elektronenstrahlerzeugender Systeme (P. F. Schmidt)
> Vergleich verschiedener Kathodensysteme: W-Haarnadel-, LaB6-, CeB6-Kathode
> Schottky- und kalte Feldemissionskathode
> Semi in-lens SEM
> In-lens SEM
> Hochauflösung
> Abbildung mit niedrigen Beschleunigungsspannungen (Low Voltage SEM)

6. Präparation – Überblick über die Präparation von Proben (R. Scheck)

Dienstag, 13. Oktober 2020
8:30 bis 12:30 und 13:30 bis 17:00 Uhr

7. Abbildung von Oberflächen und Vermeidung von Abbildungsartefakten (P. F. Schmidt)
> Parameter, die die Qualität der REM-Abbildung beeinflussen: Strahldurchmesser
> Signal/Rausch-Verhältnis
> Linsenfehler
> Schärfentiefe
> Beschleunigungsspannung
> Aufladungen
> Kontamination
> Aufnahmeartefakte
> Bilddeutung

8. Röntgenmikroanalyse im Rasterelektronenmikroskop (H. Ruoff)
> Wechselwirkung von Elektronenstrahlen mit Materie
> Entstehung von Röntgenstrahlen
> Energie der Röntgenstrahlen und Röntgenspektrum
> Röntgendetektoren und Röntgenspektrometer
> Energiedispersive Röntgenmikroanalyse (EDX)
> Wellenlängendispersive Röntgenmikroanalyse (WDX)
> quantitative Analyse
> Elementverteilungsbilder (Mapping)
> Probenpräparation und Anwendungsbeispiele

9. Methoden zur Partikelanalyse (B. Heneka)
> Überblick über gängige Methoden zur automatischen Partikelanalyse mit Schwerpunkt auf die automatische Partikelanalyse mit dem REM und EDS

10. Einführung in die EBSD (H. Ruoff)
> Elektronenbeugung
> EBSD-Messprinzip
> Kristallorientierung
> Textur
> experimentelle Parameter
> Probenvorbereitung Anwendungsbeispiele

11. Elektronenmikroskopie an der Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart (MPA) (M. Speicher)
> konventionelle Rasterelektronenmikroskopie
> hochauflösendes Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop in Kombination mit fokussiertem Ionenstrahl
> Niedervakuum-Rasterelektronenmikroskopie
> Elektronenstrahlmikrosonde
> analytische Transmissionselektronenmikroskopie
> Probenpräparation: Replika und dünne Folien

Mittwoch, 14. Oktober 2020
9:00 bis 16:00 Uhr – Pfaffenwaldring 32, Stuttgart
Demonstrationen und Übungen an der Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart
(D. Kuppler, J. Schliessus, D. Willer)

Donnerstag, 15. Oktober 2020
8:30 bis 12:30 und 13:30 bis 17:00 Uhr

12. Kathodolumineszenz (W. Bröcker)
> Entstehungsprozesse
> Detektorsysteme
> Anwendungsbeispiele
> Kombination und Vergleich der Kathodolumineszenz mit anderen abbildenden und analytischen Verfahren

13. Alternative Rastermethoden (W. Bröcker)
> Laser-Scan-Mikroskop
> akustisches Rastermikroskop
> Raster-Tunnel-Mikroskop
> Grundlagen
> Funktionsprinzip
> Anwendungsbeispiele

14. Beurteilung von Schäden an metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen mit der Rasterelektronenmikroskopie (M. Zgraggen)

Metallische Werkstoffe:
> Beurteilung des Bruchbereichs: Bruchlage und Bruchtopographie, Zuordnung zur bruchauslösenden Belastungsart
> Bestimmung des Bruchausganges, Reibverschleiß, Reiboxidation und Korrosion
> mikroskopische Beurteilung der Bruchtopographie
> Schäden an Drahtseilen, Flugzeugkomponenten
> Schäden infolge Wasserstoffversprödung

Polymerwerkstoffe:
> Werkstofffehler, Verschleiß, UV-Strahlung, Bewitterung
> Brüche: Crazes, Gewaltbruch, Schwingbruch, Spannungsrisskorrosion

Keramiken:
> Herstellungsfehler
> Brüche: mikroskopische Beurteilung von Bruchflächen, Korrosionseinfluss, Verknüpfung von mikroskopischen und makroskopischen Befunden

15. Niedervakuum-Rasterelektronenmikroskopie: REM bei einem Probenkammervakuum bis zu 3000 Pascal (P. F. Schmidt)
> Geräteaufbau
> Signaldetektion
> Kontraste in der NV-REM
> Anwendungen

16. Beschichtung elektrisch nicht leitender Proben (P. F. Schmidt)
> Sputter- und Bedampfungsverfahren

17. Allgemeine Fragen zur Rasterelektronenmikroskopie und Analytik (P. F. Schmidt)
> Vorgehensweise bei Untersuchungen mit REM und EDS

Referenten

Leitung:
Priv.-Doz. Dr. rer. nat. P. F. Schmidt

Referenten:
Dr. Werner Bröcker
Meckenheim
Ing. Bernhard E. Heneka
RJL Micro & Analytic GmbH, Angewandte Elektronenmikroskopie, und Analytik, Karlsdorf-Neuthard
Dipl.-Ing. Dorothee Kuppler
Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart
Dr. rer. nat. Herbert Ruoff
Waldstetten
Rudi Scheck
Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart
Joachim Schliessus
Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart
Priv.-Doz. Dr. rer. nat. Peter Fritz Schmidt
c/o Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Dr.-Ing. Magdalena Speicher
Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart
Dipl.-Ing. Dieter Willer
Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart
Markus Zgraggen
MatExpert GmbH, Thun (Schweiz),

Termine & Preise

Extras
Die Seminarteilnahme beinhaltet Verpflegung und ausführliche Seminarunterlagen.

Kosten
Die Kosten betragen pro Teilnehmer EUR 1.850,00(MwSt.-frei), inklusive aller Extras.