Institut für Optik und Atomare Physik

Experimentelles Wahlpflichtfach Elektronenmikroskopie (Physik MSc)

Überblick

Die Elektronenmikroskopie ist eine der wichtigsten Untersuchungsmöglichkeiten zur Strukturaufklärung in Festkörpern. Dabei ist das Spektrum der Möglichkeiten extrem breit, von Imaging über Diffraction bis hin zur Spectroscopy. Das experimentelle Wahpflichtmodul Elektronenmikroskopie im Masterstudiengang Physik konzentriert sich auf fortschrittlche Methoden vornehmlich aus der Transmissionselektronenmikroskopie, da es hier gerade aus physikalischer Sicht in Verbindung mit neuesten numerischen Ansätzen aufregende Entwicklungen gibt. Im Rahmen des Wahlpflichtfaches Elektronenmikroskopie möchten wir, d.h. die Mitglieder der AG Lehmann, Ihnen daher nicht nur die Grundlagen erklären, sondern auch die neuen interessanten Möglichkeiten aufzeigen. Das Wahlpflichtfach ist wie folgt strukturiert:

  • Elektronenmikroskopie I: Vorlesung immer im Wintersemester
  • TEM-Laborpraktikum: Semester-begleitendes Laborpraktikum ab voraussichtlich der vorlesungsfreien Zeit zwischen Winter- und Sommersemester (Begrenzte Teilnehmerzahl! Die Anmeldung erfolgt in der Vorlesung Elektronenmikroskopie I bis Weihnachten. Voraussetzung: Vorlesung Elektronenmikroskopie I)
  • Elektronenmikroskopie II: Vorlesung immer im Sommersemester

Ein Einstieg zum Sommersemester ist problemlos möglich! Aktuelle Informationen finden Sie Vorlesungsverzeichnis sowie im ISIS-System der TU Berlin.

Vorlesung Elektronenmikroskopie I

Grundlage für die Vorlesung ist die Erkenntnis, dass Teilchen mit einer von Null verschiedenen Geschwindigkeit Welleneigenschaften besitzen. Elektronen können folglich als Materiewellen beschrieben werden. Die Wechselwirkung der Elektronenwelle mit einem Objekt in einem Transmissionselektronenmikroskop und deren Abbildung durch elektromagnetische Linsen werden in Kontext der Wellenoptik beschrieben, die auf alle Bereiche der Optik anwendbar ist. In der Vorlesung sollen die folgenden Punkte näher besprochen werden:

  • Elektronenwellen
  • Fourier-Optik und Fourier-Transformation
  • Elektron-Objekt Wechselwirkung
  • Partielle Kohärenz
  • Aberrationsbehaftete Abbildung
  • Elektronenholographie

Weitere Details zur Vorlesung finden Sie im Vorlesungsverzeichnis (WiSe 2022/23) und auf den ISIS-Seiten.

TEM-Laborpraktikum

Nachdem in der Vorlesung Elektronenmikroskopie I wichtige Grundlagen der Wellenoptik im TEM gelegt wurden, sollen die Erkenntnisse durch praktisches Erleben an modernsten Elektronenmikroskopen vertieft werden. Im Einzelnen sollen durch einführende Veranstaltungen und Videos sowie durch intensive praktische Arbeiten die folgenden Inhalte erfahren werden:

  • TEM-Querschnittspräparation eines strukturierten Halbleiterchips
  • TEM-Grundlagen, Zusammenhang zwischen Beugungsbildern und atomar aufgelösten Aufnahmen
  • Beugungsexperimente und Kristallographie
  • Grundlagen der Abbildung mittels Raster-Transmissionselektronenmikroskopie (STEM)
  • Elektronenholographie von p-n Übergängen

Vorlesung Elektronenmikroskopie II

Die Vorlesung Elektronenmikroskopie II setzt zwei Schwerpunkte: Zunächst möchten wir auf die einzelnen Elemente eines Transmissionselektronenmikroskops eingehen und deren physikalischen Grundlagen einführen. Im zweiten Teil der Vorlesung werden neben konventionellen Abbildungsmethoden auch modernste Methoden der Abbildung, Beugung und Spektroskopie in TEM und STEM besprochen. Die Vorlesung gliedert sich wie folgt:

  • Aufbau eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM)
  • Elektronenstrahlerzeuger und Monochromatoren
  • Magnetlinsen und deren Bildfehler, Cs-Korrektor
  • Detektoren
  • Konventielle TEM-Kontrastmethoden
  • Grundlagen STEM
  • Analytische S/TEM

Weitere Informationen zur Vorlesung finden Sie im Vorlesungsverzeichnis (SoSe 2022) sowie auf den entsprechenden ISIS-Seiten.

ECTS-Punkte

StuPO2006: Zum erfolgreichen Abschluss des Wahlplichtfachs Elektronenmikroskopie wird das Protokoll zum Laborpraktikum (=> Praktikumsschein) und die mündliche Prüfung über beide Vorlesungen plus Laborpraktikum benötigt. Es wird insgesamt mit 12 ECTS Punkten belohnt (=> Modulbeschreibung Elektronenmikroskoskopie).

StuPO2018: Die Vorlesung Elektronenmikroskopie I im Wintersemester zusammen mit den erfolgreichen Abschluss des TEM-Laborpraktikums (Protokoll => Praktikumsschein) wird mit einer mündlichen Prüfung abgeschlossen und mit 9 ECTS Punkten als experimentelles Wahlpflichtmodul bewertet. Dies kann dann im Laufe des Sommersemesters abgeschlossen werden (=> Modulbeschreibung Elektronenmikroskopie (9 LP) - Phy18). Wenn Sie die zweite Vorlesung im Sommersemester (Elektronenmikroskopie II) auch hören, können Sie auch stattdessen über beide Vorlesungen plus TEM-Laborpraktikum mündlich geprüft werden. Dies wird mit 12 ECTS belohnt und kann innerhalb eines Jahres als ihr experimentelles Wahlpflichtmodul abgeschlossen werden (=> Modulbeschreibung Elektronenmikroskopie (12 LP) - Phy18).