Das Rasterelektronenmikroskop (REM) basiert auf der Abrasterung der Objektoberfläche mittels eines feingebündelten Elektronenstrahls. Die Wechselwirkung der Elektronen mit dem Objekt wird zur Erzeugung eines Bildes des Objekts genutzt. Da die erreichbare Vergrößerung bei der Bilderzeugung von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung abhängig ist – sie ist beim sichtbaren Licht auf etwa 1000:1 begrenzt -, können mit einem Elektronenstrahl Vergrößerungen bis zu 300.000:1 erreicht werden. Der Primärelektronenstrahl, der auf die Probe trifft, löst in ihr eine Vielzahl von Reaktionen aus, die zur Bildgebung und Elementanalyse genutzt werden können. Die Wichtigsten dieser Wechselwirkungen sind: 

1. Austritt von Sekundärelektronen (SE) aus den äußersten Nanometern der Probe. Sie liefern die bekannten Oberflächen-Kontrastbilder. Hohe Spitzen und Bereiche der Probe, die dem seitlich angebrachten SE-Detektor zugewandt sind, liefern mehr Signale als abgewandte, im Schatten liegende Stellen. Sie werden bei der Bilderzeugung als helle oder dunkle Bereiche dargestellt (Topographiekontrast). Durch diese Methode lassen sich die Fenster nahezu beliebig oft wieder fast in den Neuzustand versetzen. (Bild 1, SE-Bild mit hoher Tiefenschärfe: Stent auf Ballonkatheter) 

2. Austritt von Rückstreuelektronen (engl. Backscattered Electrons (BSE)) aus den äußeren Mikrometern der Probe, die den Elementkontrast bilden. BSE-Bilder haben daher eine schlechtere Auflösung. Schwere Elemente sorgen für eine starke Rückstreuung, so dass entsprechende Bereiche hell erscheinen. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf die chemische Natur des Objektmaterials. (Bild 2, BSE-Bild: Schliff eines CrCu-Kontaktmaterial; Cu hell, Cr grau) 

3. Austritt von charakteristischer Röntgenstrahlung, die zur chemischen Elementanalyse (EDX) und Elementverteilung (Mapping) herangezogen wird. (Bild 3, Elementverteilungsbild in Falschfarbendarstellung: AgCu-Lot mit Ni-Zwischenschicht auf Al2O3-Keramik) 

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