Elektronenmikroskopische Untersuchungs- und Präparationsmethoden:
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Berlin [u.a.]
Springer
1967
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A. Untersuchungsmethoden
§ 1. Elektronenoptische Grundlagen des Durchstrahlungsmikroskopes ... 1
1.1. Elektronenstrahlerzeugung................. 1
1.1.1. Elektronenaustritt in das Vakuum........... 1
1.1.2. Die Beschleunigung der Elektronen zwischen Kathode und
Anode....................... 2
1.1.3. Die Haarnadelkathode................ 4
1.1.4. Einfluß der Form des Wehneltzylinders auf den Richt-
strahlwert ..................... 6
1.1.5. Spitzen-und Oxydkathoden............. 9
1.1.6. Die Energieverteilung der Elektronen.......... 12
1.2. Elektronenlinsen...................... 13
.2.1. Elektrostatische Linsen............... 13
.2.2. Magnetische Linsen................. 17
.2.3. Permanentmagnetische Linsen............. 23
1.3. Bildfehler......................... 24
.3.1. öffnungsfehler................... 25
.3.2. Verzeichnung.................... 28
.3.3. Axialer Astigmatismus................ 29
.3.4. Farbfehler..................... 32
.3.5. Beugungsfehler................... 35
1.3.6. Theoretisches Auflösungsvermögen .......... 36
Literatur zu § 1........................ 38
§ 2. Prinzipieller Aufbau des Durchstrahlungsmikroskopes........ 42
2.1. Das Beleuchtungssystem.................. 42
2.2. Das Abbildungssystem................... 45
2.3. Objekthalterungen für spezielle Untersuchungen........ 48
Literatur zu § 2........................ 51
§ 3. Andere Abbildungsverfahren................... 54
3.1. Reflexionsmikroskopie................... 54
3.2. Emissionsmikroskopie.................... 56
3.3. Auflichtmikroskopie..................... 60
3.4. Rastermikroskopie und Röntgen-Mikroanalyse ......... 61
Literatur zu § 3........................ 63
§ 4. Messung wichtiger optischer Konstanten.............. 66
4.1. Vergrößerungsbestimmung................. 66
4.2. Messung und Korrektur des Astigmatismus.......... 69
4.3. Testen des Auflösungsvermögens............... 78
4.4. Messung von Aperturwinkeln................ 82
Literatur zu § 4........................ 83
Inhaltsverzeichnis VII
§ 5. Elektronenbeugung .......................85
5.1. Kristallographische Grundlagen.............. 85
5.1.1. Bravaissches Translationsgitter und Netzebenen.....85
5.1.2. Das reziproke Gitter.................90
5.2. Theorie der Elektronenbeugung in Kristallen..........91
5.2.1. Materiewellenlänge der Elektronen........... 91
5.2.2. Laue-Gleichungen und Braggsche Reflexionsbedingung . . 92
5.2.3. Kinematische Theorie der Elektronenbeugung...... 96
5.2.4. Dynamische Theorie der Elektronenbeugung...... 101
5.2.5. Intensität der Debye-Scherrer-Ringe.......... 109
5.2.6. Kikuchi-Diagramme................. 112
5.3. Die optischen Grundlagen der Elektronenbeugung im Elektronen-
mikroskop ........................114
5.3.1. Beugung mit Kondensor...............114
5.3.2. Beugung mit Zwischenabbildung und Feinbereichsbeugung 115
5.3.3. Spezielle Elektronenbeugungsverfahren.........121
5.4. Auswertung und Informationsmöglichkeiten der Elektronen-
Beugungsdiagramme ....................124
5.4.1. Ermittlung der Netzebenenabstände.......... 124
5.4.2. Indizierung der Netzebenen und Strukturbestimmung . . 126
5.4.3. Auswertung von Texturdiagrammen.......... 128
5.4.4. Zusatzreflexe in Beugungsdiagrammen......... 130
5.4.5. Beugungsdiagramme amorpher Stoffe......... 135
5.4.6. Orientierungsbestimmung aus Elektronen-Beugungsdia-
grammen ...................... 136
Literatur zu § 5 .......................139
§6. Bildkontrast in amorphen Objekten................143
6.1. Übersicht der Wechselwirkung Elektron-Objekt........ 143
6.2. Klassische Theorie der Streuung (Rutherfordsche Näherung) . . . 145
6.3. Intensitätsverteilung der elastischen Streuung (Bornsche Näherung) 148
6.4. Unelastische Streuung................... 150
6.4.1. Intensitätsverteilung der unelastischen Streuung.....150
6.4.2. Methoden zur Messung von Energieverlusten .....152
6.4.3. Größe und Gesetzmäßigkeiten der Energieverluste .... 156
6.5. Bildkontrast durch Streuabsorption..............160
6.6. Unterschied des Kontrastes in amorphen und kristallinen Schichten 167
Literatur zu § 6........................170
§7. Phasenkontrast und verwandte Probleme..............174
7.1. Elektronenoptischer Brechungsindex und inneres Potential ... 174
7.2. Elektronen-Interferometer................. 176
7.3. Phasenkontrast...................... 179
7.4. Zonenplatten nach Hoppe und Lenz............. 187
Literatur zu § 7........................189
VIII Inhaltsverzeichnis
§ 8. Bildkontrast in kristallinen Objekten................191
8.1. Hell-und Dunkelfeldabbildungen kristalliner Objekte......191
8.2. Kontrast in kristallinen Objekten...............195
8.3. Abbildung von Kristallbaufehlern..............199
8.3.1. Kontrast von Versetzungen.............. 200
8.3.2. Ermittlung des Burgersvektors von Versetzungen .... 207
8.3.3. Stapelfehler..................... 209
8.3.4. Andere Kristallbaufehler............... 215
8.4. Moire-Effekt........................215
Literatur zu § 8........................220
§9. Präparatveränderungen unter Elektronenbestrahlung.........223
9.1. Objekterwärmung.....................223
9.1.1. Methoden zur Ermittlung der Objekttemperatur.....223
9.1.2. Betrag der in Wärme umgesetzten Energieverluste .... 226
9.1.3. Theorie der Objekterwärmung ............228
9.2. Strahlenschädigung der Objekte...............231
9.2.1. Strahlenschäden in organischen Substanzen.......231
9.2.2. Strahlenschäden in anorganischen Kristallen.......237
9.3. Kontamination......................239
Literatur zu § 9........................242
§ 10. Bildaufzeichnung und Intensitätsmessungen.............245
10.1. Leuchtschirme.......................245
10.2. Bildverstärker.......................248
10.3. Photographische Schichten.................248
10.3.1. Theoretische Grundlagen............... 248
10.3.2. Eigenschaften einiger kommerzieller Photo-Emulsionen . . 254
10.3.3. Versuche einer hochauflösenden Bildaufzeichnung .... 256
10.3.4. Belichtungskontrolle................. 258
10.4. Intensitätsmeßmethoden..................259
Literatur zu § 10........................261
§ 11. Ermittlung der dritten Dimension von elektronenmikroskopischen Prä-
paraten ............................262
11.1. Schrägbeschattung..................... 262
11.2. Stereoabbildungen..................... 265
11.3. Quantitative Kontrastmessungen............... 271
11.4. Wägungsmethode nach Bahr und Zeitler........... 275
Literatur zu § 11........................277
§ 12. Abbildung magnetischer und elektrischer Objektfelder........278
12.1. Abbildung magnetischer Bereichsstrukturen..........278
12.2. Abbüdung elektrostatischer Objektfelder...........282
Literatur zu § 12........................284
Inhaltsverzeichnis IX
B. Präparationsmethoden
§ 13. Objektblenden und Trägernetze.................. 286
13.1. Objektblenden....................... 286
13.2. Trägemetze........................ 287
13.3. Reinigung von Objekt- und Aperturblenden aus Edelmetallen . . 288
13.4. Aufbewahrung, Transport und Handhabung von Präparatträgern. 290
§ 14. Grundlagen der Hochvakuum- und Aufdampftechnik......... 292
14.1. Aufbau von Bedampfungsanlagen.............. 292
14.2. Hochvakuumverdampfung................. 295
14.2.1. Verdampfungsquellen................ 295
14.2.2. Verdampfung von Siliziummonoxyd.......... 298
14.2.3. Kohleverdampfung................. 299
14.2.4. Verdampfung durch Elektronenstoßheizung....... 302
14.2.5. Herstellung von Platin-Kohle-Mischschichten...... 303
14.3. Schichten aus der Kathodenzerstäubung und Glimmentladung . . 305
14.4. Möglichkeiten zur Schichtdickenbestimmung von Auf dampf schichten 308
14.5. Schrägbeschattung..................... 312
14.5.1. Schräg-, Portrait-und Kegelbedampfung........ 312
14.5.2. Optimale Dicke von Beschattungsfilmen........ 314
14.5.3. Herstellung und Eigenstruktur der Beschattungsfilme. . . 315
Literatur zu § 14........................ 318
§ 15. Herstellung und Eigenschaften von Trägerfolien........... 320
15.1. Kollodiumfilme...................... 320
15.2. Formvarfilme....................... 322
15.3. SiO-Filme......................... 326
15.4. Kohlefilme........................ 326
15.4.1. Kohleschichten als Verstärkung für organische Folien und
Schnitte...................... 326
15.4.2. Doppelfolien.................... 327
15.4.3. Reine Kohlefolien.................. 328
15.5. Aluminiumoxyd- und andere Trägerfilme........... 329
15.6. Herstellung von Netz- und Lochfolien............. 330
Literatur zu § 15........................ 331
§ 16. Oberflächenabdrücke....................... 333
16.1. Filmabdrücke....................... 333
16.1.1. Organische Filmabdrücke .............. 334
16.1.2. Filmabdrücke mit SiO oder Kohle........... 336
16.1.3. Elektrolytisch niedergeschlagene Filmabdrücke (Epitaxie-
Abdrucke) ..................... 339
16.1.4. Oxydabdrücke................... 341
16.1.5. Extraktionsabdrücke................ 344
16.1.6. Dekorationsabdrücke................. 345
X Inhaltsverzeichnis
16.2. Matrizenabdrücke.....................347
16.2.1. Matrizen durch Eintrocknen von Lösungen....... 347
16.2.2. Matrizen aus Kunststoff-Folien............ 350
16.2.3. Polymerisationsmatrizen............... 353
16.2.4. Metall-Matrizen................... 354
16.2.5. Nachbehandlung von Matrizenabdrücken........ 354
16.3. Hüllabdrücke.......................357
16.4. Auflösungsvermögen von Oberflächenabdrücken........360
16.5. Zielpräparation von Oberflächenabdrücken...........364
Literatur zu § 16........................370
§ 17. Herstellung durchstrahlbarer Folien aus Metallen und anderen Kristallen 375
17.1. Mechanische Verfahren...................375
17.1.1. Walzen und Hämmern................375
17.1.2. Spalten.......................375
17.1.3. Ultramikrotomie..................375
17.2. Chemische Ätzung.....................376
17.3. Ionenätzung .......................377
17.4. Elektrolytisches Polieren..................378
17.4.1. Allgemeine Grundlagen ...............378
17.4.2. Methoden für Metallfolien..............380
17.4.3. Herstellung durchstrahlbarer Folien aus kompaktem
Material......................388
17.5. Durchstrahlbare Schichten durch Kristalhvachstum.......391
Literatur zu § 17........................392
§ 18. Präparation von Pulvern, Suspensionen, Stäuben und Aerosolen .... 395
18.1. Pulverförmige Substanzen..................395
18.1.1. Aufstäubung....................396
18.1.2. Eintrocknen einer Suspension.............397
18.1.3. Anrühren mit einem Bindemittel...........397
18.1.4. Ultramikrotomie eingebetteter Pulver.........398
18.2. Suspensionen und Kolloide.................398
18.2.1. Eintrocknungsmethode ...............398
18.2.2. Zerstäubungsmethoden ...............400
18.3. Stäube und Aerosole....................402
18.3.1. Thermische Abscheidung...............403
18.3.2. Elektrische Abscheidung...............405
18.3.3. Membranfüter....................407
18.3.4. Ermittlung der Tropfengröße flüssiger Aerosole.....408
Literatur zu § 18........................409
§ 19. Gewebefixation.........................410
19.1. Allgemeine Grundlagen...................410
19.1.1. Postmortale Veränderungen..............410
19.1.2. Entnahme von Gewebeproben.............412
19.1.3. Kriterien für die Erhaltung der sublichtmikroskopischen
Struktur......................413
Inhaltsverzeichnis XI
19.2. Osmiumfixation...................... 415
19.2.1. Zusammensetzung der Fixationsgemische........ 415
19.2.2. Einfluß des pH-Wertes, der Isotonie und der Zusammen-
setzung der Fixationsflüssigkeit............ 418
19.2.3. Chemischer Ablauf der Osmiumfixation......... 429
19.2.4. Dauer der Osmiumfixation.............. 431
19.3. Kalium-Permanganat-Fixation................ 432
19.4. Aldehyd-Fixation..................... 434
19.4.1. Formaldehyd.................... 434
19.4.2. Höhere Aldehyde.................. 435
19.4.3. Kontrast von aldehydfixierten Geweben........ 437
19.5. Gefrierfixationsmethoden................... 438
19.5.1. Allgemeine Grundlagen zum Gefrierprozeß....... 438
19.5.2. Gefriertrocknung.................. 443
19.5.3. Gefriersubstitution................. 445
19.5.4. Gefrierätzung.................... 446
Literatur zu § 19........................ 449
§ 20. Kontrastierung und histochemische Methoden........... 453
20.1. Abgrenzung zwischen Fixierung, Kontrastierung und histochemi-
schen Nachweismethoden.................. 453
20.2. Bleikontrastierung..................... 455
20.3. Andere Kontrastierungsmittel................ 459
20.4. Spezifische Kontrastierungen................. 461
20.5. Elektronenmikroskopische Darstellung der Enzymumsatzorte . . 465
20.6. Immunoferritin-Methode.................. 471
Literatur zu § 20........................ 474
§21. Einbettung........................... 479
21.1. Entwässerung....................... 479
21.2. Methacrylateinbettung................... 482
21.2.1. Zur Chemie der Methacrylat-Polymerisation....... 482
21.2.2. Der Einbettungsprozeß ............... 483
21.2.3. Vermeidung von Einbettungsartefakten........ 486
21.3. Epoxydharze....................... 488
21.3.1. Araldit ...................... 488
21.3.2. Epon....................... 490
21.3.3. Maraglas...................... 491
21.4. Polyester (speziell Vestopal W)................ 492
21.5. Wasserlösliche Einbettungsmittel.............. 492
21.5.1. Gelatine-Einbettung................. 493
21.5.2. Aquoneinbettung.................. 493
21.5.3. X 133/2097 (Durcupan)................ 494
21.5.4. Glykolmethacrylate (GMA).............. 494
21.5.5. Polyampholyte................... 495
21.6. Orientiertes und gezieltes Einbetten............. 496
Literatur zu § 21........................ 498
XII Inhaltsverzeichnis
§22. Ultramikrotomie........................ 501
22.1. Prinzipielle Wirkungsweise des Ultramikrotomes........ 501
22.2. Herstellung der Schneiden................. 506
22.3. Vorbereitung der Präparate zum Schneiden.......... 509
22.4. Bemerkungen zum Schneidprozeß.............. 511
22.5. Auffangen der Schnitte................... 513
22.6. Veränderungen der Schnitte unter Elektronenbeschuß...... 517
22.7. Möglichkeiten der Schnittdickenbestimmung......... 519
22.8. Lichtmikroskopische Vergleichsschnitte und ihre Färbung . . . 522
Literatur zu § 22........................524
§ 23. Präparation organischer Teilchen (Fraktionen, Homogenisate, Bakterien,
Phagen und Viren).......................527
23.1. Präparation von Kulturen .................527
23.1.1. Bakterienkulturen..................527
23.1.2. Gewebekulturen ..................529
23.2. Isolation und Fragmentation................530
23.2.1. Isolation von Phagen und Viren ........... 530
23.2.2. Fragmentation von Bakterien ............ 530
23.2.3. Isolierte Zellbestandteile (Homogenisate)........ 532
23.3. Präparation von Suspensionen................ 533
23.3.1. Eintrocknen eines Tropfens auf einer Trägerfolie .... 533
23.3.2. Spreiten in einer Monolage..............535
23.3.3. Quantitative Verfahren zur Teilchenzählung in Sus-
pensionen......................537
23.3.4. Gefriertrocknung und Kritische-Punkt-Methode.....539
23.3.5. Nachbehandlungen der Eintrocknungen (insbesondere Pseu-
doabdrücke)....................542
23.4. Negativkontrastierung...................544
23.4.1. Kontrastentstehung und Strukturerhaltung.......544
23.4.2, Präparationsverfahren................547
Literatur zu § 23.........................551
§ 24. Autoradiographie........................556
24.1. Vorteile und Auflösungsvermögen der elektronenmikroskopischen
Autoradiographie......................556
24.2. Eigenschaften der radioaktiven Isotope und ihrer Träger .... 560
24.3. Präparation der Emulsionen ................561
24.4. Entwicklung der Emulsionen................564
Literatur zu § 24........................567
§ 25. Monographien über Elektronenmikroskopie............. 568
§ 26. Bezugsquellen-Nachweis..................... 57O
Namenverzeichnis................. 574
Sachverzeichnis.................... 59Q
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Inhaltsverzeichnis
THWS Schweinfurt Magazin
| Signatur: |
2900 01554 |
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