Raster- und Transmissionselektronenmikroskop: Unterschied und Vergleich

Lichtmikroskope hatten mehrere Nachteile, die zur Erfindung des Elektronenmikroskops führten. Die Photonenbeugung war die Grundlage der Lichtmikroskope.

Das Konzept des Elektronenmikroskops wurde geboren, als entdeckt wurde, dass man auch mit Elektronen beugen kann.

Die Wellenlänge von Elektronen ist deutlich kleiner als die von Photonen, weil Elektronen eine deutlich höhere Masse als Protonen haben.

Dadurch werden Elektronen weniger stark gebeugt als Photonen. Ein Elektronenmikroskop nutzt dieses Prinzip, um schärfere Bilder zu erzeugen, die viel stärker vergrößert werden können als ein Lichtmikroskop.

Am häufigsten werden zwei Arten von Elektronenmikroskopen verwendet: Rasterelektronenmikroskope (REM) und Transmissionselektronenmikroskope (TEM).

Key Take Away

1. Rasterelektronenmikroskope erstellen Bilder, indem sie einen fokussierten Elektronenstrahl auf die Oberfläche der Probe scannen und eine detaillierte Oberflächentopographie liefern.
2. Elektronenmikroskope übertragen Elektronen durch eine dünne Probe und erzeugen hochauflösende Bilder von inneren Strukturen.
3. Rasterelektronenmikroskope bieten eine größere Schärfentiefe als Transmissionselektronenmikroskope, was eine dreidimensionale Bildgebung ermöglicht.

Rasterelektronenmikroskop vs. Transmissionselektronenmikroskop

Der Unterschied zwischen Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikroskop besteht darin, dass Rasterelektronenmikroskope Oberflächenbilder erzeugen, indem sie Elektronen von der Probenoberfläche reflektieren. Im Gegensatz dazu erzeugen Transmissionselektronenmikroskope ein internes Foto des Modells, indem sie Elektronen aussenden, die es durchqueren.

Ein REM wirft ein verfeinertes und fokussiertes Ergebnis aus Strahl von Elektronen in Richtung einer Probe. Diese Elektronen werden eingefangen, nachdem sie von der Probenoberfläche reflektiert wurden.

Ein vergrößertes Bild entsteht, wenn Elektronen mit der Oberfläche der Probe interagieren. Eine bis zu 2,000,000-fach vergrößerte Version der Probenoberfläche kann erstellt werden.

Ein TEM ist ein Elektronenmikroskop, das einen breiten Elektronenstrahl aussendet. Elektronen werden nach dem Durchgang durch diesen Strahl eingefangen und durchdringen die gesamte Probe.

Auf diese Weise werden Bilder der Probe erhalten, die ihre detaillierte innere Struktur zeigen. Dieses Bild kann bis zu 50,000,000-fach vergrößert werden.

Vergleichstabelle

Vergleichsparameter	Rasterelektronenmikroskop	Transmissionselektronenmikroskop
Definition	Von TEMs ausgestoßene Elektronen durchdringen die gesamte Probe; das heißt, sie durchdringen es.	Von REMs werden verfeinerte und fokussierte Elektronenstrahlen emittiert.
Bild produziert	SEMs erzeugen topografische oder Oberflächenbilder von Proben.	TEMs liefern detaillierte interne Bilder der Probe.
TEMs können 3D-Bilder erzeugen.	REMs erstellen topografische oder Oberflächenbilder von Proben.	Elektronen werden von TEMs in einem breiten Strahl emittiert.
Auflösung	Die erzeugten Bilder haben eine niedrige Auflösung.	Die erzeugten Bilder haben eine hohe Auflösung.
Bildabmessungen	Mit REM können nur 2D-Bilder erzeugt werden.	3D-Bilder können durch TEMs erzeugt werden.
Schnelligkeit	SEMs sind schneller bei der Verarbeitung von Bildern.	TEMs verarbeiten Bilder langsamer.
Vergrößerung	REMs haben eine Vergrößerungsleistung von bis zu 2,000,000.	Die Vergrößerungsleistung von TEMs kann das 50,000,000-fache erreichen.
Probenvorbereitung	Für die Vergrößerung erfordern SEMs nicht viel Probenvorbereitung.	Es ist notwendig, die Probe für die Vergrößerung in TEMs vorzubereiten.
Kosten	Die Kosten für den Betrieb von SEMs sind gering.	TEMs haben hohe Betriebskosten.
Erforderliche Fähigkeiten	SEMs sind einfach zu verwenden und erfordern keine speziellen Kenntnisse, um ausgeführt zu werden.	TEMs sind komplizierte Geräte, deren Betrieb ein gewisses Maß an Schulung erfordert.

Was ist ein Rasterelektronenmikroskop?

Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) nutzt Elektronen, um eine Probe zu beleuchten und ein vergrößertes Bild zu erzeugen. Es verwendet eine Elektronenkanone, um Elektronen aus dem Modell auszustoßen.

Von der Kanone wird ein Elektronenstrahl abgegeben. SEM emittiert Elektronen in einem verfeinerten und fokussierten Strahl.

Im Vergleich zu einem Lichtmikroskop, das ebenfalls stark vergrößern kann, kann das REM ein Bild mit höherer Auflösung erzeugen.

Die von REMs ausgestoßenen Elektronen werden von der Oberfläche reflektiert und dringen daher nicht in die Probe ein. Mit einem REM können Proben topographisch oder oberflächenweise abgebildet werden.

REMs emittieren verfeinerte und fokussierte Elektronenstrahlen. Die von ihnen erzeugten Bilder haben eine niedrige Auflösung.

SEMs können nur zweidimensionale Bilder erzeugen. Diese Geräte verarbeiten Bilder schneller.

Das Vergrößerung Die Leistung von SEMs kann bis zu 2,000,000 erreichen. REMs erfordern vor der Vergrößerung keine große Probenvorbereitung.

Sie sind relativ kostengünstig im Betrieb. Suchmaschinenmarketing ist einfach anzuwenden und erfordert keine besonderen Kenntnisse.

Was ist ein Transmissionselektronenmikroskop?

Eine andere Art von Elektronenmikroskop ist das Transmissionselektronenmikroskop.

Seine Auflösungsleistung ist viel größer als bei einem Photonenprojektor, da er Bilder erzeugt, indem er Elektronen statt Photonen projiziert.

TEMs emittieren Elektronenstrahlen in Form von breiten Elektronenstrahlen. Die von TEMs ausgestoßenen Elektronen passieren die gesamte Probe, sie durchdringen sie also.

Diese Bilder geben einen detaillierten Einblick in die innere Struktur der Probe. 

Die erzeugten Bilder weisen eine hohe Auflösung auf. Mit TEMs ist es möglich, 3D-Bilder zu erstellen.

Die Vergrößerungsleistung von TEMs erreicht das 50,000,000-fache. TEMs verarbeiten Bilder langsamer.

Bei TEMs muss die Probe für die Vergrößerung vorbereitet werden. Die Betriebskosten von TEMs sind hoch.

Es ist eine gewisse Schulung erforderlich, um TEMs zu bedienen, da es sich um komplizierte Geräte handelt.

Hauptunterschiede zwischen Rasterelektronenmikroskop und Transmissionselektronenmikroskop 

1. REMs emittieren verfeinerte und fokussierte Elektronenstrahlen, die von der Probenoberfläche reflektiert werden. Im Gegensatz dazu emittieren TEMs Elektronen in einem breiten Strahl, der die gesamte Probe durchdringt und somit durchdringt.
2. SEMs erzeugen topografische oder Oberflächenbilder von Proben mit niedriger Auflösung, während TEMs hochauflösende, detaillierte Bilder des Inneren der Probe erzeugen.
3. Das SEM verarbeitet Bilder schneller und hat eine Vergrößerungsleistung von bis zu 2,000,000, während das TEM Bilder langsamer verarbeitet und eine Vergrößerungsleistung von bis zu 50,000,000 hat. 
4. SEMs haben niedrige Betriebskosten, während TEMs hohe Betriebskosten haben.
5. Ein SEM ist einfach zu bedienen und erfordert keine besonderen Kenntnisse, während ein TEM ein komplexes Gerät ist, für dessen Bedienung eine gewisse Schulung erforderlich ist.

Bibliographie

1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0508-3443/6/11/304/meta
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4757-2519-3_1

Letzte Aktualisierung: 04. Juli 2023