Entstehimg des Kontrastes im elektronenmikroskopischen Bild 



63 



einfallende 

 ebene iVflle 



ausfallende phasen- 

 modulierte Welle 



Abb. 3. PhasenmodLilation dcr abbildciidcn Llcklronenwelle 

 infolge von Potentialschvsankungcn im Objekt. 



Z = 



2X 



Objekt 



Eb^ne mil maximalem 

 Konlrast 



Abb. 4. Anschauliche Ablcitiing des Zusammenhangcs (7) 

 zwischen Dcfokussierung z und Granulation .\ des defo- 

 kussicrten Bildes. 



Ihnen bekannt, daB die meisten Objekte bei optimaler 

 Fokussierung merklich weniger Kontrast liefern als 

 bei schwacher Dcfokussierung. Beispielsweise zeigt 

 eine leere Objektfolie von gleichmassiger Dicke, die 

 bei guter Fokussierung so gut wie gar keinen Kon- 

 trast liefert, im defokussierten Bild eine deutliche 

 Kornung. Sjostrand [17] hat kijrzlich seine Beobach- 

 tung mitgeteilt, daB diese Granulation mit zuneh- 

 mender Defokussierung immer grobkorniger wird 

 (Abb. 2). Diesen Effekt kann man verstehen, wenn 

 man annimmt, daB das innere Potential in der Objekt- 

 folie kleinen ortlichen Schwankungen unterworfen 

 ist, sei es infolge von Schwankungen der Atomzahl- 

 dichte, sei es infolge von Schwankungen der Kon- 

 zentration chemischer Verunreinigungen oder aus 

 noch anderen Grunden. Solche Schwankungen des 

 inneren Potentials und damit des Brechungsindex 

 bewirken eine Phasenmodulation der auf das Objekt 

 auftrefTenden Elektronenwelle (Abb. 3). Unter der 

 vereinfachenden Annahme, daB die ortlichen Schwan- 

 kungen des Brechungsindex nur von einer Koordi- 

 nate abhiingen und eine sinusformige Modulation 

 bewirken (jede andere Verteilung des Brechungs- 

 index liiBt sich nach dem Fouriertheorem in Kompo- 

 nenten dieser Art zerlegen und dann in entsprechen- 

 der Weise behandeln, bietet also nichts grundsiitz- 

 lich anderes), kann die Elektronenstromdichte in 

 einer beliebigen Ebene hinter dem Objekt berechnet 

 werden. Die Rechnung ergibt, daB es eine von der 

 Wellenliinge A der Potentialschwankungen abhiin- 

 gige Ebene maximalen Kontrastes (Abb. 4) 



2l 



(7) 



gibt, wenn / die Elektronenwellenlange ist. Je nach 

 dem Grade der Defokussierung r werden also aus 

 den im Objekt vorhandenen Potentialschwankungen 

 jeweils gerade die zu deutlichem I'hascnkontrast 

 fiihren, fiir die die Beziehung (7) erfiilit ist. In ande- 

 ren Worten: Die mittlere KorngroBen und -abstande 

 A im granulierten Bild nehmen mit der Wurzel aus 



der Defokussierung z zu. Bei Sjostrand [17] sind 

 leider keineZahlenwerte fiir die Starke dcr Defokus- 

 sierung angegeben. Ahnlichc Bildcr bei Lciscgang 

 [1 1], die bei einer Defokussierung von z 0,4 // bei 

 80 kV (/ 0,042 A) aufgenommcn sind, zeigcn eine 

 Granulation mit einer KorngroBe von etwa 20 A. 

 Setzt man in (7) die Werte fur r und /. ein. so erhiilt 

 man A = 18 A. Eigene Experimentc, in dcnen nach- 

 gepriift werden sollte, ob der durch (7) gegebene 

 funktionelle Zusammenhang zwischen r und \ be- 

 stiitigt wird. sind leider infolge der durch den plotz- 

 lichen Tod von Herrn Professor von Borries vcrur- 

 sachten Schwierigkeiten nicht mehr durchgefuhrt 

 worden. 



Man kann Gleichung (7) auch noch anders inter- 

 pretieren: Wenn man mit seinem Elektroncnmikro- 

 skop ein Auflosungsvermogen von beispielsweise 

 20 A nachweisen will, tut man gut daran, um 0,4 // 

 zu defokussieren. Dann werden niimlich gerade 

 Objekteinzelheiten, die Strukturen einer Periode von 

 20 A enthalten, infolge Phasenkontrast besonders 

 hervorgehoben. Voraussetzung fiir die Sichtbar- 

 machung ist naturlich, daB das Objektiv des Mikro- 

 skops auch wirklich ein entsprechendes Auflosungs- 

 vermogen besitzt. In der Ebene maximalen Kontra- 

 stes crgebcn sich die relativen Stromdichlcschwan- 

 kungen zu 



j ~ X U ' 



(8) 



wenn / die Dicke des Objektes, / die Elektronenwel- 

 lenlange. U die Strahlspannung und At/,, die 

 Schwankungsamplitude des inneren Potentials ist. 



Nach diesen Beispielcn fiir die Modilikation des 

 Strahls durch das Objekt. die sich in jedem Fall 

 durch die kohiirenten und inkohiirenten Glicdcr in 

 der Streuformel von L'yeda ausdrijcken laBt. wollcn 

 wir nun noch darauf eingchen, wic die Objekti\linse 

 die in dem derart modilizicrten Elektronenstrahl 

 enthaltene Information verwertet. 



Glaser [6] hat eine wellenmechanische Theorie der 



