Ein neues Modell zur dreidimensionalen Rekonstruktion von Messdaten eines Rasterelektronenmikroskops

Autor*in: Renke Harm Scheuer

ISBN: 978-3-95900-033-8

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2015

Herausgeber*in der Reihe: Eduard Reithmeier

Band-Nr.: imr 01/2015

Umfang: 204 Seiten, 124 Abbildungen

Schlagworte: Rasterelektronenmikroskop, photometrische Methode, Verhältnis Sekundärkoeffizient Rückstreukoeffizient

Kurzfassung:  Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung der Rasterelektronenmikroskopie zur Nutzung für dreidimensionale Oberflächenrekonstruktionen. Dabei wird detailliert auf Möglichkeiten zur Neugestaltung des Detektorsystems eingegangen, um den Wirkungsgrad und den rekonstruierbaren Flankenwinkel von Messobjekten deutlich zu steigern. Nach einer kurzen Einführung in die Funktionsprinzipien der Rasterelektronenmikroskopie werden mögliche 3D-Rekonstruktionsmethoden unter Verwendung dieser Technik beschrieben. Da die verbesserte photometrische Methode das größte Potential bietet, soll sie in dieser Arbeit analysiert und infolgedessen weiterentwickelt werden. Dem herausgestellten Optimierungspotential wird sowohl mit Anpassungen der Methodik als auch mit Modifikationen am verwendeten System begegnet. Dazu zählen unter anderem ein optimales Beschichtungsverfahren, eine 2D-Kalibrierstrategie, die Erweiterung des Systems auf vier Sekundärelektronendetektoren, die Einführung einer Signalkombination, die Abschirmung des Linsensystems und die Installation eines angepassten Kollektorgitters. Die bestmögliche Geometrie des Gitters in Bezug auf den Wirkungsgrad und die Feldverteilung sowie die bestmöglichen Betriebsparameter aller Anbauten werden mit einer detaillierten FEM-Simulation bestimmt. Des Weiteren wird - nicht zuletzt für den Anwendungsfall als signaloptimierendes Element - in der REM-Probenkammer eine elektronenabsorbierende Oberflächenstrukturierung mit Hilfe von weiteren Simulationen und Versuchsreihen entwickelt. Zur Demonstration der Fähigkeiten des modifizierten Systems werden im Abschluss der Arbeit Kugelnormale und biologische Messobjekte rekonstruiert. Durch eine Steigerung des maximal rekonstruierbaren Flankenwinkels im Gegensatz zu früheren Umsetzungen zeigt sich, dass die Modifikationen die gewünschten Effekte erzielen.