Ein hochauflösendes Emissions-Mikroskop zur Sichtbarmachung von Oberflächen mit UV-ausgelösten Elektronen

Zusammenfassung

Es wird ein hochauflösendes 40 kV-Emissionsmikroskop zur Sichtbarmachung von Oberflächen mit lichtelektrisch ausgelösten Elektronen beschrieben. Während bisher in der Literatur nur elektronenoptische Vergrößerungen von etwa 50fach und einer Auflösungsgrenze von 5000 Å angeführt wurden, erreicht das vom Verfasser konstruierte Mikroskop bei einigen Substanzen 700fache elektronenoptische Vergrößerung und eine Auflösung von 1000 Å.

Als Objektiv dient ein für seitlichen UV-Beschuß entwickeltes Immersionssystem nach E.Brüche und H.Johannson. Die Nachvergrößerung erfolgt durch ein elektrostatisches Projektiv. Das Endbild läßt sich durch ein Einblickfernrohr in 20facher Vergrößerung beobachten. Eine lichtstarke Quarzoptik bildet die UV-Quelle (Hg-Höchstdrucklampe) unter einem Einfallswinkel von 60° auf die Objektoberfläche ab. Um die in der Elektronenmikroskopie üblichen Verhältnisse einzuhalten, wird bei 10⁻⁴Torr gearbeitet. Eine Aufheizung der Probe auf 100° C verzögert das Aufwachsen einer Kohlenstoff-Fremdschicht und damit das Nachlassen der lichtelektrischen Emission.

Von verschiedenen Metalloberflächen hoher Photoemission werden elektronenoptische Vergrößerungen bis zu 700fach bei Belichtungszeiten von etwa 30 sec erzielt. Perlitische Stahloberflächen sind in 1800facher Gesamtvergrößerung wiedergegeben. Spaltflächen von Zink-Einkristallen zeigen interessante, aber noch ungeklärte Strukturen. Legt man eine Metallsonde in den Schwingungsbauch einer stehenden Welle, so erhöht sich die Photoemission erheblich. Kurzwellige UV-Strahlung aus einer Wasserstoffentladung ergibt ebenfalls scharfe Bilder, die zwar etwas geringere Materialdifferenzierung aufweisen, sich aber durch größere Plastik auszeichnen.