Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB
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2.6 Niederenergetische Elektronenmikroskopie<br />
SPELEEM-Instrument von der Probenoberfläche bis zum Fluoreszenzschirm für die<br />
Abbildung im Realraum (LEEM, XPEEM) (a), im Beugungsmodus (LEED) (b)<br />
und in der dispersiven Ebene für die Photoelektronenspektroskopie nach Schmidt et<br />
al. [109]. Im Realraum wird durch die Objektivlinse ein erstes Zwischenbild mittig im<br />
Sektorfeld erzeugt und in der Brennebene der Transferlinse kann durch die Kontrastblende<br />
ein Reflex im Beugungsbild ausgewählt werden, der zur weiteren Abbildung<br />
verwendet wird. Dadurch können Hell- (bright field) und Dunkelfeld-Aufnahmen<br />
(dark field) erzeugt werden. Bei der Hellfeld-Aufnahme wird der (00)-Reflex zur<br />
Abbildung genutzt, während bei einer Dunkelfeld-Aufnahme ein beliebiger anderer<br />
Reflex zur Kontrasterzeugung in der Abbildung herangezogen wird. Dadurch ist es<br />
möglich Bereiche auf der Oberfläche sichtbar zu machen, welche in den ausgewählten<br />
Reflex beugen, während sämtliche anderen Bereiche ausgeblendet werden. So können<br />
z. B. unterschiedliche Rotationsdomänen im Realraum voneinander unterschieden<br />
werden. Der weitere Strahlengang führt über die Zwischenlinse und die erste<br />
Projektorlinse, die das Bild und die Beugungsebene in spezielle Eingangsebenen des<br />
Analysators abbilden [109]. Im bildgebenden Energieanalysator wird die kinetische<br />
Energie der Elektronen auf etwa 1 keV retardiert, um eine verbesserte Energieauflösung<br />
zu erreichen. Bei der energiegefilterten Abbildung von Photoelektronen im<br />
XPEEM-Modus wird zusätzlich ein Spalt in die dispersive Ebene des Analysators<br />
eingebracht, um den Bereich der kinetischen Energie der transmittierten Elektronen<br />
einzuschränken. Die Projektorlinsen bilden das vergrößerte Bild der Probenoberfläche<br />
schließlich mit Hilfe der Mikrokanalplatten auf dem Fluoreszenzschirm ab, wobei<br />
die Gesichtsfelder der Mikroskopie-Aufnahmen typischerweise 6–100 µm betragen.<br />
Der Kontrast in einer LEEM-Abbildung wird neben dem Beugungs-Kontrast in<br />
der Hell- und Dunkelfeld-Mikroskopie durch Interferenzeffekte hervorgerufen. Als<br />
Beispiel kann der Interferenz-Kontrast einer Stufenkante auf einem einkristallinen<br />
Substrat genannt werden, der durch die Interferenz der an der oberen und unteren<br />
Terrasse der Stufenkante reflektierten Elektronenwelle entsteht [107]. Analog<br />
sind Kontrastvariationen aufgrund von Interferenzeffekten an dünnen Schichten zu<br />
beobachten. Bei der Abbildung im XPEEM-Modus werden energiegefilterte Photoelektronen<br />
verwendet und der Kontrast in der Abbildung rührt deshalb aus der<br />
Verteilung des Elements auf der Oberfläche dessen Bindungsenergie der verwendeten<br />
kinetischen Energie der Photoelektronen entspricht. Neben der elementsensitiven<br />
Abbildung kann aufgrund der chemischen Verschiebung der Bindungsenergie auch<br />
chemisch sensitiv mikroskopiert werden.<br />
Bei einem Betrieb des Mikroskops im Beugungsmodus (Abb. 2.22 (b)) wird die<br />
Brennebene der Transferlinse in die erste Eingangsebene des Analysators abgebildet<br />
und dadurch entsteht in der Bildebene vor dem Projektor das Beugungsbild der<br />
Probenoberfläche, welches schließlich auf den Fluoreszenzschirm projiziert wird. Die<br />
Kontrastblende wird im LEED-Modus vollständig aus dem Strahlengang entfernt. In<br />
der hinteren Brennebene des Objektivs war es bis jetzt üblich eine Selektionsblende<br />
zur Auswahl des zum Beugungsbild beitragenden Oberflächenbereichs einzubringen.<br />
Wie R. M. Tromp [111] jedoch kürzlich zeigen konnte, ist es sehr viel besser die Be-<br />
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