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Kathodolumineszens KL

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Durch unelastische Streuung der PE des anregenden Elektronenstrahls mit den Elektronen des Valenzbandes (äußerste Elektronenschale) kommt es bei verschiedenen Materialien, wie z.B. Mineralien, Halbleitern oder mit Fluoreszenzfarbstoffen gefärbten biologischen Proben, zur Emission einer elektromagnetischen Strahlung (Photonen). Diese liegt im Bereich der UV-Strahlung und des sichtbaren Lichts. Die Wellenlänge des dabei entstehenden Lichtes ist für jedes Material charakteristisch und kann zur Abbildung oder Analyse genutzt werden.

In Verbindung mit einem Spektrometer zur Erzeugung und Auswertung von KL-Spektren, kann das KL-Signal in geeigneten Materialien zur Abbildung und Charakterisierung von Einschlüssen, Defekten und Korngrenzen benutzt werden.

Als Detektoren werden Szintillations- oder CCD-Detektoren, meist in Verbindung mit einem Spiegelsystem und einem Monochromator, benutzt. Ein Vergleich vom SE und KL Signal ist in Abbildung dargestellt.

Abbildung: Vergleichenden Abbildung von SE (rechts) mit KL (links)

Kathodolumineszenz-Detektor

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Die durch den Primärelektronenstrahl angeregte Lumineszenzstrahlung (Photonen) des Probenmaterials, wird mit Hilfe eines Spiegels und eines Lichtleiters, zu einem Photomultiplier geführt und dort zu einem elektrischen Signal verstärkt. Durch die Nutzung von Photomultipliern mit verschiedenen Spektralbereichen kann die Wellenlänge der zur Abbildung benutzten KL-Strahlung bestimmt werden. Da der Spiegel unmittelbar über der Probe positioniert werden muss, besitzt er eine mittige Bohrung für den Durchgang des Primärelektronenstrahls (Abbildung 1).

Die Form und die Anordnung des Spiegels können, je nach Bauart des Detektors, sehr unterschiedlich sein. Durch die Nutzung eines Monochromators vor dem Photomultiplier ist es möglich, zur Abbildung nur das Licht einer speziellen Wellenlänge zu benutzen.

Abbildung 1: Schematischer Aufbau eines KL-Detektors

 

Abbildung 2: Abbildung eines TESCAN-KL-Detektors