Phenom Pro – ein Elektronenmikroskop
im PC-Format

Auszüge aus dem Anwenderbericht von Yuko und Win Labuda
CLEAR & CLEAN - Werk für Reintechnik, Forschungslabor Lübeck

Bei Clear & Clean haben wir uns in jüngster Vergangenheit mit dem Einsatz von Elektronen-Mikroskopen von reduzierter Proben-Aufladung beschäftigt. In diesem Zusammenhang hatten wir als Alternative auch die Feldemissions-Geräte (…) unter die Lupe genommen. Diese Geräte weisen einen extrem hohen Bildgebungsstandard auch bei hohen Vergrößerungen auf. Allein der Anschaffungspreis und die hohen Unterhaltungskosten für FE-REMs ließen uns als kleines HiTech-Unternehmen nach Alternativen Ausschau halten. Schon seit einigen Jahren bieten Hersteller (…) Tisch-REMs an, deren frühe Versionen uns jedoch noch nicht ganz überzeugten.

Um unseren Kenntnisstand zu erweitern haben wir dann entschieden, auch das Gerät von PhenomWorld aus Eindhoven zu testen. Wir sandten also einige Tücher nach Eindhoven und trauten unseren Augen nicht, als wir schon am nächsten Tag die Bilder unserer Proben auf dem Tisch hatten.

Nicht nur hatten die Niederländer in 24 Stunden geliefert, sondern die Bilder waren auch von überraschend hoher Qualität: Sie zeigten keine Ladungs-Artefakte und unvermutet hohen Mi­krokontrast. (…)

Wir sind ein deutscher Hersteller für Reintechnik-Verbrauchsmaterial, insbesondere für reine und ultrarei­ne HiTech-Reinigungstücher und Ele­mente. Auch stellen wir beschichtete, partikelarme Papiere und Spezial-Handschuhe aus Polyurethan-Vlies her.

Unsere betrieblichen Visu­ali­sierungs-Aufgaben liegen also in der Abbildung textiler Struk­tu­ren sowie der Topographie funktio­naler Oberflächen und deren Ver­un­reinigern. Dazu setzen wir sowohl Licht-, Elek­tronen-, als auch Ras­terkraft-Mi­kro­skope ein. Im Be­reich REM-Mikro­skopie brau­chen wir Mikroskope die bei Ver­grö­­ßerungen bis 5000-fach hohen Mikro­kontrast aufweisen und Ab­bil­dun­gen erlauben, die frei von elektri­schen Ladungsartefakten sind.

Die bei uns gefertigten Tücher bestehen zum gro­ßen Teil aus polymeren Endlos-Garnen oder Vliesstoffen aus Polyester-, Poly­amid- oder Poly­pro­pylen-Filamen­ten oder Fasern. Die­se Materialien neigen in der Stan­dard-Elektronen-Mikroskopie zu Über­­strah­lungen der abgebildeten Struk­turen. Dies war für uns bisher die größte Einschränkung beim Einsatz der Elektronen-Mikroskopie.

Schon bei der Inbetriebnahme erwies sich das PhenomWorld Pro-Mikroskop als nahezu ideales Gerät für unsere Applikation. Im Standard-Modus kam es mit dem BSE-Detektor bei nur 5 kV Beschleunigungs-Spannung und 8 nm Goldbeschichtung zu beeindruckenden Bildergebnissen (siehe Bildbeispiele). Dafür gibt es eine Reihe von Gründen: Der Rückstreu-Detektor ist besser als der Sekundär-Elektronen-Detektor für die Artefakte-freie Abbildung von Material-Kontrasten geeignet. Die Cerhexaborid-Kathode hat einen 10fach höheren Richtstrahlwert im Vergleich mit der Wolfram-Ka­thode. So lassen sich mit geringerer Beschleunigungs-Spannung von z. B. 5 kV deutlich höhere Vergrößerungs-Maßstäbe erzielen. Zudem befinden sich im Niedervakuum der Probenkammer Wassermoleküle, die durch den Elektronenstrahl positiv ionisiert werden. Im Scanfeld des Mikroskops bildet sich bei nicht leitenden Oberflächen ein starkes negatives Potenzial. Auch durch diese Aufladungs-Reduktion werden die sichtbaren Artefakte reduziert. Allerdings ist es sinnvoll mit Arbeits­abständen von 4-8 mm zu arbeiten. Größere Arbeitsabstände beeinträchtigen das Signal-Rausch-Verhältnis.

Allerdings: Ohne Mapping-Software lassen sich mit dem Gerät keine Abbildungs-Maßstäbe unter 100-fach realisieren. Wir benötigen jedoch Vergrößerungen bis herab zu 20-fach. Das dafür vorgesehene Software-Mapping ist zwar zeitaufwändig, aber es funktioniert zufriedenstellend und zumeist ohne Mapping-Artefakte. (…)

Diese Arbeit ist der erste Teil einer Serie „Mikroskopische Techniken im Clear & Clean-Forschungslabor, die dem verstorbenen Mikroskopie-Spezialisten der Bayerwerke Lever­kusen Hans Palla gewidmet ist.

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