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Wie funktioniert ein Elektronenmikroskop?

Binokularmikroskop 2 Okulare
Elektronenmikroskop
Foto: Stahlkocher (Wiki)

Ein Elektronenmikroskop erzeugt die vergrößerte Abbildung eines Objektes / einer Struktur nicht mir Hilfe von Lichtstrahlen, sondern mit Elektronenstrahlung. Der Grund ist einfach: die Wellenlänge des Lichts begrenzt das Auflösungsvermögen eines Lichtmikroskops. Mit Licht- bzw. Durchlichtmikroskopen kann man Strukturen bis minimal etwa 200 Nanometer (= ein millionstel Millimeter) sichtbar machen.

Wegen der sehr viel kürzeren Wellenlänge von Elektronenstrahlung kann man mit einem Elektronenmikroskop Strukturen bis zu einer minimalen Länge von 0,1 Nanometern betrachten. Damit ist das Auflösungsvermögen eines Elektronenmikroskops fast 1.000 x größer als das eines Lichtmikroskops.

Rasterelektronenmikroskope (SEM)

Beim Rasterelektronenmikroskop wird das Bild - ähnlich wie beim Lichtmikroskop - mit Hilfe elektrostatischer Linsen vergrößert. Ein sehr feiner Elektronenstrahl wird rasterförmig über das Objekt bewegt - es wird quasi gescannt. Die deutsche Abkürzung lautet REM, aber nach dem englischen "scanning electron microscope" wird es in der Regel als SEM bezeichnet.

Funktionsweise

Oben im Elektronenmikroskop wird ein Elektronenstrahl erzeugt und nach unten Richtung Objekt gefeuert. Ringförmige "Verstärker" in der hohen Röhre bündeln diesen Strahl, der so super fein wird. Fällt er unten auf das Objekt, so strahlt dieser Punkt selber wieder Elektronen ab, die mit einem Detektor aufgefangen werden. Wenn man den Strahl auf eine andere Stelle richtet, werden anderen Elektronen emittiert und vom Detektor aufgefangen. Um ein Bild des Objekts zu erzeugen, fährt der Elektronenstrahl rasterartig über das Objekt - und der Detektor setzt daraus das entsprechende Bild zusammen.

Mit Hilfe der elektrostatischen Linsen lässt sie dieses Raster sehr fein anlegen. Je feiner das Raster, um so höher die Auflösung. Das folgende Lehrvideo des bayerischen Rundfunks erklärt die Funktionsweise eines Elektronenmikroskops noch einmal sehr anschaulich.


Ernst Ruska und das Elektronenmikroskop

Siehe auch