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Ultra-hochauflösende Elementverteilungsbilder von Silizium-Nanopartikeln

Für die REM-basierte EDS-Analyse von strahlempfindlichen Proben wie Si-Nanopartikeln sind sehr geringe Strahlströme und sehr kurze Messzeiten erforderlich. Darüber hinaus ist es notwendig, die Proben bei niedrigen Beschleunigungsspannungen zu messen, um das Elektronen-Probe-Interaktionsvolumen möglichst klein zu halten, wenn eine hohe räumliche Auflösung erzielt werden soll. Für konventionelle EDS-Messungen sind solche analytischen Bedingungen eine Herausforderung, da die erzeugten Röntgenintensitäten sehr gering sind und somit sehr lange Messzeiten für eine gute Messstatistik erforderlich werden. Bei langen Messzeiten steigt aber auch die Wahrscheinlichkeit von Strahlschäden oder einer strahlinduzierten Probendrift.

EDS-Messungen mit dem XFlash® FlatQUAD Detektor können diese Einschränkungen überwinden. Die einzigartige Geometrie des XFlash® FlatQUAD mit seinem überragenden Raumwinkel von 1,1 sr liefert hohe Zählraten sogar bei niedrigen Strahlströmen. Somit eignet sich der XFlash® FlatQUAD Detektor ideal für die Aufnahme von Elementverteilungsbildern strahlempfindlicher Materialien, auch bei ausgeprägter Topographie.

Dieses Beispiel zeigt eine hochauflösendes (Pixelabstand von 2 nm!) Elementverteilungsbild von Silizium-Nanopartikeln. Die Aufnahme erfolgte mit einem XFlash® FlatQUAD bei 5 kV, 520 pA und 377 s Messdauer. Die Ergebnisse von Elementverteilungsbild und Linienprofil belegen, dass die vorliegenden Nanopartikel aus einem Siliziumkern (grün) und einer Kohlenstoffschale (rot) aufgebaut sind. (Daten mit freundlicher Genehmigung: S.Rades et al., Royal Society of Chemistry Advances, 2014, 4, 49577)

SE-Bild von Silizium-Nanopartikeln auf Filtermaterial
Elementverteilungsbild von Silizium-Nanopartikeln mit Kohlenstoff (rot) und Silizium (grün)
Das aus dem Elementverteilungsbild in Falsch-Farben extrahierte Linienprofil belegt einen Durchmesser von 100 nm für die Silizium-Nanopartikel.