Dr. rer. nat.
Jürgen Thomas
Willkommen auf meiner Homepage
mit dem Schwerpunkt
Transmissionselektronenmikroskopie:
"Glaube erst was du siehst, wenn du verstanden hast,
warum du es siehst!" (JT)
oder: "Mikroskope und Fernrohre verwirren eigentlich den reinen Menschensinn." (Goethe)
Nanotechnologie
Wie können wir Nanostrukturen mit dem Auge (oder einer Kamera) sehen?
(Übrigens: 1 Nanometer (nm) =1 millionstel Millimeter, das menschliche Haar ist etwa 50 000 nm dick!)
Problem 1: Vergrößerung
Sehwinkel
Um einen Gegenstand "groß" zu sehen, müssen wir näher herantreten, der Sehwinkel muss groß sein.
deutliche Sehweite
Allerdings können wir häufig nicht nahe genug herantreten. Die bevorzugte "deutliche Sehweite" beträgt 25 cm. Nanostrukturen in dieser Entfernung zu betrachten ist wie eine Straßenbahn in
100 000 km Abstand sehen zu wollen!
Lösung 1:
Optisches Gerät, das die Vergrößerung des Sehwinkels ermöglicht, ohne näher an das Objekt herangehen zu müssen.
Problem 2: Auflösungsvermögen
Beugung
Die Welle wird um Kanten (und damit um Strukturränder) "herumgebeugt" und verschmiert das Bild.
Auflösung
Die Beugung an den Kanten sorgt für Unschärfe. Die Bildscheibchen überlagern sich, selbst wenn die Kanten selbst noch einen (kleinen) Abstand haben. Der kleinste, noch wahrnehmbare Strukturabstand heißt Auflösungsvermögen. Um diesen kleinsten Abstand "sehen" zu können ist die förderliche Vergrößerung notwendig.
Lösung 2:
Da Beugung der Grund für die Auflösungsgrenze ist, hängt diese von der Wellenlänge ab. Wir brauchen ein "Medium" mit kürzerer Wellenlänge als Licht, für das Linsen gebaut werden können. Elektronen erfüllen diese Anforderungen.
Licht- und Elektronenmikroskop
Im Lichtmikroskop erzeugt das Objektiv ein reelles Zwischenbild von der lichtdurchlässigen Probe. Dieses Zwischenbild wird durch eine Projektivlinse vergrößert und von einer Kamera registriert (zweistufige Abbildung). Wenn mit dem Auge geschaut wird, ist das Projektiv durch das Okular ersetzt, welches als Lupe arbeitet.
förderliche Vergrößerung (Betrachtung mit Auge): > 400
Im Transmissionselektronenmikroskop erzeugt das Objektiv ein reelles Zwischenbild von der elektronentransparenten Probe. Das Zwischenbild wird durch mehrere Projektivlinsen vergrößert und auf einem Leuchtschirm sichtbar gemacht (mehrstufige Abbildung). Wahlweise wird eine Kamera zur Betrachtung des Endbildes eingesetzt.
förderliche Vergrößerung (Betrachtung mit Auge): > 500 000
Die Korrektur des Öffnungsfehlers (und damit die Verbesserung des Auflösungsvermögens) ist mit Multipolen bei Verzicht auf die Rotationssymmetrie möglich ("Brille" für die konventionelle Linse).
50 Jahre mit der Elektronenmikroskopie verbunden
- 50 Jahre erlebte Geräteentwicklung
1970:
SEM 3-2
(WF Berlin)
1980:
JEM 200-CX
(JEOL)
1990:
CM 20FEG
(PHILIPS)
2000:
Tecnai F30 ST
(FEI)
2010:
Titan Cube 80 -300
(FEI)
Demonstration der Leistungsfähigkeit
- ein Vergleich -
1970:
Auflösungstest: kleinste Partikelabstände auf zwei verschiedenen Fotos in unterschiedlichen Richtungen
Präparat: Ir & C auf NaCl, Übertragung auf Cu-Netz
Punktauflösung: ca. 1 nm* = 10 Å
* nm: Nanometer = millionstel Millimeter
![Si [110]](https://storage.e.jimdo.com/cdn-cgi/image/quality=85,fit=scale-down,format=auto,trim=0;0;0;0,width=800,height=800/image/70680962/7c18ad0d-2019-43c4-9467-6db0338d37cd.jpg)
2010:
Auflösungstest: Messung der Kontrastübertragungsfunktion
Präparat: dünne amorphe Folie (z. B. Kohlenstoff)
Punktauflösung: < 0,1 nm = 1 Å (mit Öffnungsfehler-Korrektiv)
Im Bild eine Demonstration der Auflösung durch Abbildung des Kristallgitters von Silizium.
Mehr erfahren über ...
Korrespondierender
Fachbuchautor:
Jürgen Thomas, Thomas Gemming:
"Analytische Transmissionselektronenmikroskopie - Eine praxisbezogene Einführung"
2. erweiterte Auflage, Springer Spektrum Berlin, Heidelberg, 2023
Softcover ISBN 978-3-662-66722-4
ISBN 978-3-662-66723-1 (eBook)
doi.org/10.1007/978-3-662-66723-1
Fachbuchautor:
Jürgen Thomas: "Wie Physiker denken - Schritt für Schritt in die Physik mit Beispielen zur Bewegung starrer Körper"
2022, Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg
e-Book ISBN : 978-3-662-64561-1
Softcover ISBN: 978-3-662-64560-4
doi.org/10.1007/978-3-662-64561-1
Korrespondierender
Fachbuchautor:
Jürgen Thomas, Thomas Gemming: „Analytische Transmissionselektronenmikroskopie – Eine Einführung für den Praktiker“, 2013, Springer, Wien, Heidelberg, New York, Dordrecht, London, ISBN 978-3-7091-1439-1, DOI 10.1007/978-3-7091-1440-7
Korrekturen zum Buch
Jürgen Thomas, Thomas Gemming: „Analytical Transmission Electron Microscopy – An Introduction for Operators“, 2014, Springer, Dordrecht, Heidelberg, New York, London, ISBN 978-94-017-8600-3, DOI 10.1007/978-94-017-8601-0
Fachbuchautor:
Beiträge zu Sammelwerken
Klaus Wetzig, Claus M. Schneider (Eds.): „Metal Based Thin Films for Electronics“, 2003, WILEY-VCH GmbH & Co KGaA, Weinheim, ISBN 3-527-40365-5 : Mitarbeit an den Kapiteln 3.2, 4.4, 4.7
Klaus Wetzig, Claus M. Schneider (Eds.): „Metal Based Thin Films for Electronics“, Second Edition, 2006, WILEY-VCH GmbH & Co KGaA, Weinheim, ISBN 978-3-527-40650-1: Mitarbeit an den Kapiteln 3.2, 4.4, 4.7
Publikationen
136 Artikel in Fachzeitschriften
59 Vorträge auf Fachtagungen
41 Poster auf Fachtagungen
6 Patente
6 Monografien
Zuletzt erschienen:
J. Thomas, T, Gemming: "Analytische Transmissionselektronenmikroskopie - Eine praxisbezogene Einführung"
2. erweiterte Auflage, Springer Spektrum Berlin, Heidelberg, 2023
Softcover ISBN 978-3-662-66722-4
ISBN 978-3-662-66723-1 (eBook)
doi.org/10.1007/978-3-662-66723-1
Unterhaltung zwischen zwei ehemaligen Physikstudenten:
"Was ist eigentlich aus Max Mustermann geworden?"
"Schriftsteller, für einen Physiker hatte er zu wenig Phantasie!"
Versuch als Krimi-Autor:
Weinfest in Weinböhla
Eine Kriminalgeschichte
September in Weinböhla. Es ist ein sonniger Sonntagnachmittag. Doch das Weinfest wird jäh unterbrochen, im Weinfass auf dem Weingut Winzer ist eine Frau ertrunken. Unfall oder Mord? Die Beatles von der Mordkommission Dresden ermitteln …
(2020) Taschenbuch mit 76 Seiten
ISBN 979-8606142187
