(english version below)
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Bei der Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM) wird der Photoeffekt genutzt, um Probenoberflächen hinsichtlich ihrer Austrittsarbeit untersucht und so Rückschlüsse auf deren Struktur und chemische Bindungen zu ziehen. In unserem Fall wird eine Probe mit einer Quecksilberdampflampe belichtet, wodurch Photoelektronen austreten. Diese werden durch ein System aus magnetischen Linsen abgelenkt und treffen am Ende des Systems auf eine Microchannel Plate (MCP). Das abbildende System dient, ähnlich wie bei einem optischen Mikroskop der Vergrößerung des Bildes. Nur werden nicht Photonen, sondern die ausgelösten Photoelektronen abgelenkt. Die MCP besteht aus vielen Sekundärelektronenvervielfachern, die ähnlich wie Pixel nebeneinander angeordnet sind. Treffen die abgelenkten Elektronen auf einen Sekundärelektronenvervielfacher, lösen diese eine Kaskade von Elektronen aus. So wird das Signal verstärkt. Das entstehende Bild wird auf einem phosphoreszierenden Schirm sichtbar gemacht und mit einer Kamera gespeichert. |
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PEEM zeichnet sich durch zwei Dinge aus: Zum einen durch die Möglichkeit einen Ausschnitt der Probenoberfläche als Ganzes praktisch in Echtzeit zu beobachten und zum anderen bietet PEEM eine extrem hohe Sensibilität auf kleinste Änderungen der Austrittsarbeit. So können Veränderungen an einer Probenoberfläche während der Präparation sehr gut beobachtet werden. Solche Änderungen beziehen sich sowohl auf die Struktur als auch auf die chemische Bindungen. Als Beispiel zeigt Abbildung 1 die PEEM Aufnahme von Graphen, auf dem sich Gold-Cluster gebildet haben. Das Graphen zeichnet sich durch seine Stufenkanten aus, die sich als dunkle Linien zeigen. Die dunklen Flecken stellen Gold-Cluster dar. |
PEEM-Aufnahme von Graphen auf Siliziumkarbid nach der Interkalation von Gold mit verbleibenden Gold-Clustern. |
Photoemission electron microscopy (PEEM) is a technique for structural and chemical investigations of sample surfaces.
Photoelectrons are generated by illuminating a surface with a mercury short arc lamp. The electrons are imaged using an electrostatic lens system and a Microchannel Plate (MCP). Similar to an optical system, the electrostatic lens system offers the possibility to vary the local length thus zooming into the image and adjusting the focus becomes possible. At the end of the lense system the electrons hit one channel of the MCP, which amplifies the signal. Lastly, the image is converted into an optical image by a phosphorous screen and digitised by a camera.
PEEM is distinguished by two properties. First, the whole field of view is imaged at once. Therefore, PEEM allows for real-time image acquisition. Second, since the work function is highly sensitive to the properties of the surface, even very small chemical and structural changes can be observed during the preparation.
As an example figure 1 shows the PEEM image of gold clusters on top of graphene. The step edges of the graphene can be identified as dark lines, while the gold clusters cause large dark areas.
