REM/EDX Analyse – Leistungsfähige Kombination von bildgebender und chemischer Charakterisierung

Für die Untersuchung von Materialien und deren Oberflächen (zum Beispiel Metallen, Keramiken, Gläsern) gibt es eine Vielzahl von Analysemethoden, die Information etwa über die Topographie (Rauheit), die optischen Eigenschaften oder die chemische Zusammensetzung des Probenmaterials liefern.

Eine besonders weit verbreitete Analysetechnik ist die Rasterelektronemikroskopie (REM), die mit einem Detektor für Röntgenstrahlung (EDX Detektor) zur REM/EDX Analyse kombiniert wird. Für eine REM/EDX Analyse wird eine Probenoberfläche mit einem fein fokussierten Elektronenstrahl abgetastet. Als Folge der Anregung werden Elektronen (niederenergetische Sekundärelektronen und zurückgestreute hochenergetischer Primärelektronen) und Röntgenstrahlung von der Oberfläche emittiert und im Rahmen einer REM/EDX Analyse untersucht.

Niederenergetische Sekundärelektronen werden bei einer REM/EDX Analyse zur Abbildung von Probentopographien und Oberflächenstrukturen genutzt. Da diese Elektronen nur aus den obersten Schichten einer Probe stammen, können Bilder der Oberfläche mit Auflösungsgrenzen im Nanometer-Bereich erstellt werden. Auch gestreute hochenergetische Primärelektronen werden im Zuge einer REM/EDX Analyse betrachtet. Die Intensität dieser Elektronen hängt von der mittleren Ordnungszahl des ehemaligen Stoßpartners an der Probenoberfläche ab. Die Bilder geben folglich die Verteilung verschiedener Materialien im analysierten Flächenbereich wieder. Aus diesem Grunde werden sie auch Materialkontrastbilder genannt. Neben den Elektronen wird bei einer REM/EDX Analyse auch die für die Elementzusammensetzung der Probe spezifische Röntgenstrahlung untersucht. Die gemessenen Intensitäten lassen quantitative Aussagen über die Elementzusammensetzung und Elementverteilung der Probenoberfläche zu.

Besondere Stellung der REM/EDX Analyse

Eine REM/EDX Analyse kann auf nahezu allen vakuumkompatiblen Materialien mit beliebigen Oberflächengeometrien durchgeführt werden. Selbst auf Isolatoren gelingt mit entsprechenden Präparationen oder an modernen Geräten eine REM/EDX Analyse mühelos. Aufgrund der Kombination aus Bildgebung, chemischer Information und flexibler Wahl des Probenmaterials hat sich die REM/EDX Analyse seit ihrer Einführung vor rund 90 Jahren zu einem sehr weit verbreiteten analytisches Werkzeug entwickelt. Geräte zur REM/EDX Analyse finden sich heute in vielen Industrie- und spezialisierten Prüflaboren, aber auch im Bereich der universitären Forschung.

Typische Einsatzbereiche der REM/EDX Analyse

Wenn es darum geht, Topographien zu untersuchen, Materialkontraste abzubilden oder quantitative Informationen über die Elementzusammensetzung einer Oberfläche zu erhalten, ist die REM/EDX Analyse in vielen Fällen die bevorzugte Analysetechnik. Hinzu kommen technische Weiterentwicklungen, durch die sich der Einsatzbereich der REM/EDX Analysen weiter vergrößert hat. So können heute durch sogenannte atmosphärische REM/EDX Analysen auch Materialien untersucht werden, die aufgrund einer geringen Vakuumkompatiblität früher nicht analysierbar waren. Dem Einsatz in Bereichen wie etwa der Material- und Umweltanalytik, Reverse Engineering oder medizinischer Forschung sind damit nahezu keine Grenzen gesetzt.