Elektronenholographie mittels Elektronenrückstreubeugung

Abstract

Die von Dennis Gábor 1948 vorgestellte Holographie sollte zur besseren Auflösung des Elektronenmikroskops beitragen. Die Verwendung mit Elektronenwellen ließ aber noch auf sich warten: Erste experimentelle Umsetzung fand die Lichtholographie, in deren Rahmen die holographische Idee substantiell weiterentwickelt werden konnte. Durch Erzeugung eines Phasenkontrasts wird in einer zweidimensionalen Aufnahme neben der Amplituden- auch eine Phaseninformation gespeichert. Damit ist die Rekonstruktion der ursprünglichen Objektwelle und von jedem Betrachtungsort aus eine dreidimensionale Bildwiedergabe unter anderer Perspektive möglich.

Im Sinne der ersten Idee Gábors verfolgt die Elektronenholographie das Ziel, atomare Strukturen aufzulösen. Mittels der Computerholographie kann die Rekonstruktion der Kristalle sichtbar gemacht werden. In dieser Arbeit sollen Simulationen der Elektronenholographie mittels EBSD auf planem Schirm zeigen, dass die erfolgreiche Rekonstruktion eines Wolframeinkristalls mit bereits heute vorhandenen Apparaturen möglich ist. Dazu wird zunächst ein theoretisches Fundament vorgestellt. Anhand der Schirmgröße und -auflösung wird ermittelt, unter welchen Voraussetzungen eine holographische Rekonstruktion möglich ist. Ermittelte Grenzwerte werden quantitativ erläutert. Durch Definition eines Bewertungskriteriums ist es möglich, die Rekonstruktionen automatisiert auszuwerten. Mit der Einführung der Additionsmethode werden die ursprünglichen Limitierungen in Teilen aufgehoben und die Rekonstruktion deutlich stabilisiert. Abschließend wird die experimentelle Umsetzbarkeit diskutiert.

Holography, introduced by Dennis Gábor in 1948, was intended to contribute to a better resolution of the electron microscope. However, its use with electron waves still required further research at the time. The first experimental implementation was light holography, in the context of which the holographic idea could be substantially further developed. By generating a phase contrast, the phase information is stored in a two-dimensional image in addition to the amplitude information. This allows for the reconstruction of the original object wave and a three-dimensional image reproduction under a different perspective from any viewing point.

In accordance with Gábor's first idea, electron holography pursues the goal of resolving atomic structures. By using of computer holography the reconstruction of crystals can be made visible. In this work, simulations of electron holography using EBSD on a planar screen will demonstrate that successful reconstruction of a tungsten single crystal is achievable with equipment currently available. For this purpose, a theoretical foundation is firstly prepared. Based on the screen size and resolution, it is determined under which conditions a holographic reconstruction is possible. The computed limit values are explained quantitatively. By defining a fitting criterion it is possible to evaluate the reconstructions automatically. With the introduction of the addition method the original limitations are improved and the reconstruction is significantly stabilized. Finally, the experimental feasibility is discussed.