Nanoröhren schärfen Blick von Elektronenmikroskopen
Fein gebündelte Strahlen aus Elektronen ermöglichen eine detaillierte Analyse vieler Werkstoffe oder Nanoproben. So spielt eine zuverlässige Elektronenquelle mit starker Fokussierung eine große Rolle in genauer Elektronen-Spektroskopie, für eine gut aufgelöste Elektronen-Holografie und nicht zuletzt für den scharfen Blick von Elektronenmikroskopen. Winzige Nanoröhrchen aus Kohlenstoff könnten diese Schlüsseleigenschaften von Elektronen-Strahl-Experimenten nun deutlich verbessern, berichten niederländische Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Nature (Vol. 420, S. 393).
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Auf der Grundlage von diesen Ergebnissen erwarten wir, dass Nanoröhrchen als Elektronenquelle zu signifikanten Verbesserungen von hoch auflösenden Elektronenstrahl-Instrumenten führen werden, meinen Niels de Jonge und seine Kollegen vom Philips-Forschungszentrum in Eindhoven. Denn die winzigen Röhren mit Wänden aus einigen Schichten Kohlenstoff senden Elektronen deutlich fokussierter aus als die Elektronen-Quellen, die bisher in Mikroskopen oder bei anderen Messverfahren angewendet werden.
Auf eine feine Spitze aus Wolfram montiert, produzieren die Nanoröhrchen mit einer nur knapp drei millionstel Millimeter dünnen Spitze einen Elektronenstrahl, der zehnfach brillanter ist als bei herkömmlichen Elektronen-Kanonen. Zudem variieren die Energien der Elektronen in dem stark gebündelten Strahl deutlich weniger, wodurch das Auflösungsvermögen von Elektronenmikroskopen gesteigert werden könnte.
Ein weiterer Vorteil gegenüber anderen kürzlich entwickelten Elektronenquellen liegt in der guten Haltbarkeit der Nanoröhrchen. Denn bevor eine solche Entwicklung in Produkte für Wissenschaft und Industrie eingebaut werden kann, muss eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet sein.
Das Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip wie ein Lichtmikroskop, das mit Durchlicht arbeitet. Nur wird beim TEM der Lichtstrahl durch einen Elektronenstrahl ersetzt, und es werden anstelle von optischen Linsen elektromagnetische Linsen verwendet. Das Bild entsteht beim TEM dadurch, dass je nach der atomaren Dichte in den einzelnen Regionen des Objekts der Elektronenstrahl durch die Atome des Objekts unterschiedlich stark abgelenkt wird.
Jan Oliver Löfken
