Hochauflösende Phasenkontrast-Elektronenmikroskopie mit Hilfe einer elektrostatischen Phasenplatte

• Applicants: Professorin Dr. Dagmar Gerthsen; Professor Dr. Rasmus R. Schröder
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2006 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 25473870

In der Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM) sind viele der interessantesten Objekte sogenannte ¿schwache Phasenobjekte¿. Sie sind praktisch transparent für Elektronen und erzeugen Objektkontrast im Bild alleine durch eine geringe Phasenverschiebung der transmittierten Elektronenwelle. Im Allgemeinen erscheinen solche Objekte daher mit sehr geringem Bildkontrast. Eine Möglichkeit zur Realisierung eines stärkeren Objektkontrastes besteht in der Verwendung einer Phasenplatte, welche die relative Phase von gestreuten und ungestreuten Elektronen um 90¿ verschiebt. In der Lichtmikroskopie wird diese Abbildungsart als ¿Phasenkontrast¿-Verfahren bereits seit 1935 angewendet. In der TEM wurden Phasenplatten jedoch auf Grund technischer Probleme bisher kaum untersucht und noch nie in der Forschung eingesetzt. Ein Vorschlag für die Realisierung einer elektrostatischen Phasenplatte geht auf Boersch (1947) zurück. Die Boersch-Phasenplatte beruht darauf, dass die Phase des ungestreuten Zentralstrahls durch das Feld einer elektrostatischen Einzellinse verschoben wird. Dies lässt sich elektronenoptisch am einfachsten in der hinteren Brennebene des Objektivs realisieren. In Vorarbeiten zu diesem Projekt ist es uns gelungen, erstmals eine geeignete elektrostatische Mikrolinse zu bauen und damit die Phase des ungestreuten Zentralstrahls zu beeinflussen. Im Rahmen dieses Projektes soll nun das Design und die Herstellung der Boersch-Phasenplatte mit Hilfe der Nanostrukturierung optimiert und die exakte Justierung im Elektronenmikroskop in Angriff genommen werden. Durch diese Arbeiten wird ein neuer Phasenkontrast-Abbildungsmodus im Transmissions-Elektronenmikroskop realisiert, der in Zukunft eine optimierte Kontrastübertragung bei der Abbildung schwacher Phasenobjekte ermöglicht. Das auf diese Weise verbesserte Signal wird eine Vielzahl von neuen Bildverarbeitungs- und 3D-Rekonstruktionsmöglichkeiten sowohl in der hochauflösenden Kryo-Mikroskopie an nativen biologischen Proben wie auch an materialwissenschaftlichen Proben ermöglichen.

• DFG Programme: Research Grants