Lehrveranstaltungshandbuch Rastermikroskopie

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Verantwortlich: Prof. Dr. Stefan Altmeyer

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ma ET2012 RM
  • Ma ET2007 RM

Organisation

Version erstellt 2013-04-29 VID 2 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Bezeichnung Lang Rastermikroskopie LVID F07_RM LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS) Vorlesung 2 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 1 Projekt 1 Seminar Tutorium (freiwillig)

Präsenzzeiten Vorlesung 30 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 15 Projekt 15 Seminar Tutorium (freiwillig)

max. Teilnehmerzahl Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum 18 Projekt 18 Seminar

Gesamtaufwand: 150

Unterrichtssprache

• Deutsch

Niveau

• Master

Notwendige Voraussetzungen

• Ingenieur-Mathematik auf Bachelor Niveau
• Grundkenntnisse zu elektromagnetischen Feldern
• Grundkenntnisse der geometrischen- und der Wellenoptik

Literatur

• Reimer: Scanning Electron Microscopy (Springer)
• Meyer, Hug, Bennewitz: Scanning Probe Microscopy (Springer)
• Wilhelm, Gröbler, Gluch, Heinz: Die konfokale Laser Scanning Mikroskopie (Carl Zeiss)

Dozenten

• Prof. Dr. Stefan Altmeyer

Wissenschaftliche Mitarbeiter

• Dipl.-Ing. Wolfgang Stein

Zeugnistext

Rastermikroskopie

Kompetenznachweis

Form
sMP	100% (mündliche Prüfung)

Aufwand [h]
sMP	10

Intervall: 2-3/Jahr

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Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• Elektronenmikroskopie
  • Welle-Teilchen-Dualismus von Elektronen und de Broglie Wellenlänge
  • relativistischer Massenzuwachs
  • Auflösungsvermögen Elektronen-optischer Systeme
  • Tiefenschärfe im Elektronenmikroskop
  • Elektronenemission
    • Physik der Elektronenemission
      • thermoionische Emission
      • Schottky-Emission
      • Feldemission
    • technischer Aufbau von Elektronenemittern
    • Brightness als Erhaltungsgröße im Elektronenstrahl
  • magnetische Ablenkeinheiten
    • Fokussierlinsen
    • Bewegungsgleichung von Elektronen in Fokussierlinsen
    • Ansätze zur Minimierung von Abbildungsfehlern in elektronenoptischen Systemen
    • Scansysteme
  • Elektron-Materie-Wechselwirkung
    • Primärelektronen
    • Sekundärelektronen
    • Auger-Elektronen
    • Röntgen-Kontinuum
    • Charakteristische Röntgenstrahlung
    • Kathodoluminiszenz
  • Everhart-Thornley Detektor
  • Elektronen-Kontraste
    • Topographie-Kontrast
    • Material-Kontrast
    • Gitterorientierungs-Kontrast
    • Leitfähigkeitskontrast
• Tunnelmikroskopie
  • Wellenfunktion
    • Definition
    • Stetigkeit und stetige Differenzierbarkeit
    • Wahrscheinlichkeitsinterpretation
  • Prinzuipo
    • Potentialdiagramm
    • Ferminiveau
    • Austrittsarbeit
    • quantenmechanische Berechnung der Tunnelwahrscheinlichkeit
    • vorgespannte Tunnelbarriere und WKB Näherung
  • Piezoantriebe
    • physikalische Grundlagen
    • Nichtlinearität, Hysterese, creep
  • Grundzüge der Regelungstechnik im Tunnelmikroskop
  • Präparation von Tunnelspitzen
  • Bild als Messsignal
    • Faltung von Objekt und Spitze
    • Gitterauflösung und atomare Auflösung
• konfokale Mikroskopie
  • Prinzip der konfokalen Blenden
    • Prinzip des optischen Schneidens
    • laterale Auflösung und axiale Auflösung
    • Pupillenausleuchtung und Überstrahlung beim konfokalen LSM
    • Justageproblematik
  • Nipkow-Scheibe
    • Justagefreiheit
    • Probleme der Lichtausbeute und Reflexionen
    • rotierendes Mikrolinsenarray
  • konfokale Farblängsfehler-Sensoren

Fertigkeiten

• Elektronenmikroskopie
  • klassische und relativistische Elektronengeschwindigkeit berechnen
  • Wellenlänge von Elektronen berechnen
  • Auflösungsvermögen eines elektronenoptischen Systems berechnen
  • die unterscheidlichen Regime der Elektronenemission erläutern
  • die verschiedenen Elektron-Materie Wechselwirkungen erklären
  • den Aufbau eines Everhart-Thornley Detektors skizzieren und erklären
  • Tiefenschärfe einer Aufnahme berechnen
• Tunnelmikroskopie
  • das Potential-Ort Diagramm für einenTunnelprozess skizzieren und erläutern
  • den Ansatz zur Berechnung der Tunnelwahrscheinlichkeit darstellen
  • den Unterschied zwischen atomarer- und Gitterauflösung erklären
• konfokale Mikroskopie
  • für gegebene laterale und axiale Auflösung die erforderlichen Pinholes dimensionieren

Begleitmaterial

• elektronisches Skript
• gedrucktes Skript

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bÜA	begleitend Übungsaufgaben

Beitrag zum LV-Ergebnis
bÜA	unbenotet

Intervall: 1/Jahr

Praktikum

Lernziele

Fertigkeiten

• praktischer Umgang mit
  • Elektronenmikroskopen
  • Tunnelmikroskopen
  • konfokalen Mikroskopen

Begleitmaterial

• elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bFG	Fachgespräch vor jedem Versuch
bPA	Praktikumsversuche

Beitrag zum LV-Ergebnis
bFG	Voraussetzung für Prüfungszulassung
bPA	Voraussetzung für Prüfungszulassung

Intervall: 1/Jahr

Projekt

Lernziele

Handlungskompetenz demonstrieren

• zu einer vorgegebenen Klasse von Proben eigenständig eine umfassende rastermikroskopische Analyse durchführen
• Methodenvergleich

Begleitmaterial

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bsB	schriftlicher, bebilderter Bericht

Beitrag zum LV-Ergebnis
bsB	Voraussetzung für Prüfungszulassung

Intervall: 1/Jahr