Metallografie und Rasterelektronen- mikroskop

Werkstoffe sind in der Regel uneinheitlich aufgebaut, wenn man mikroskopische Maßstäbe anlegt. Mit licht- und elektronenoptischen Geräten kann man das reale Gefüge und seine Bestandteile nicht nur sichtbar machen, sondern auch quantitativ vermessen und analysieren.

Makroskopisch (mit bloßem Auge) sehen die meisten Werkstoffoberflächen blank oder einheitlich matt aus - Beispiele: Messerklinge aus Stahl, Platte aus Aluminiumoxid, dunkelgetöntes Sonnenschutzglas -. Dieser Eindruck verleitet zu der trügerischen Annahme, der betreffende Werkstoff sei insgesamt einheitlich oder homogen aufgebaut. In Wirklichkeit sind die meisten Stoffe aus mikroskopisch feinen Gefügebestandteilen aufgebaut. Die Methodik der Untersuchung metallischer Werkstoffe wird als Metallografie bezeichnet.

Normale Auflichtmikroskope können bis zu 1500 fache Vergrößerungen erreichen. Das Trennvermögen für nebeneinander liegende Objekte ist wegen der Lichtwellenlänge auf ca. 0,5 um begrenzt.

Das Elektronenmikroskop nützt dagegen die Welleneigenschaften von Korpuskularstrahlen aus und benutzt Elektronenstrahlen zur Abbildung des Objektes. Durch die wesentlich kleinere Wellenlänge der Elektronen läßt sich das Auflösungsvermögen um den Faktor 1000 verbessern, d.h. auf ca 0,5 nm. Es gibt zwei Arten des Elektronenmikroskops (EM), das Transmissions-EM (TEM) und das Raster-EM (REM). Mit dem REM können Probenoberflächen jeglicher Art untersucht werden. Die Probenoberfläche wird dabei durch einen Elektronenstrahl abgescannt. Dabei werden die von jedem Punkt zurückgestreuten Elektronen von einem Detektor gesammelt und zur Erzeugung eines Gesamtbilds verwendet. Mit Hilfe von Mikrosonden kann das REM darüber hinaus als Analysegerät zur Identifizierung der Atomsorten der untersuchten Probe eingesetzt werden. So kann die Verteilung der verschiedenen Elemente über die Oberfläche als eine Art Landkarte im Mikromaßstab dargestellt werden.