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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Modellierung Rastermikroskopie

Arbeitsgruppe 5.24

Simulation der Bildentstehung

Um die Bildentstehung im Elektronenmikroskop zu verstehen und somit hochgenaue Messungen zu ermöglichen, forscht die Arbeitsgruppe an Monte-Carlo-Simulationen der Wechselwirkung zwischen eingestrahlten Elektronen und dem Material der Probe. Die freie Software Geant4 bietet ein mächtiges Framework für solche Simulationen. Sie wird von einem internationalen Konsortium im Umfeld des Opens external link in new windowCERN im Hinblick auf den primären Einsatz in der Hochenergiephysik entwickelt. Daher sind die zur Verfügung stehenden physikalischen Modelle zur Behandlung der Wechselwirkungen von vergleichsweise niederenergetischen Elektronen nur bedingt geeignet. Um die Vorteile des Frameworks nutzen zu können, ohne Kompromisse bei der Modellierung einzugehen, wurde Geant4 um einen neuen physikalischen Kern erweitert.

Die elastische Streuung wird mittels Streuquerschnitten modelliert, die mit der Software ELSEPA berechnet werden. Anstelle mittelnder Mehrfachstreuverteilungen werden Einzelstreuereignisse simuliert. Dies gilt auch für die inelastische Streuung, bei der die Streuquerschnitte auf der dielectric function theory basieren. Durch die Behandlung einzelner inelastischer Streuereignisse ist auch eine quantitativ genauere Modellierung der Entstehung von Sekundärelektronen (SE) möglich, deren Detektion üblicherweise der Bildgebung im Rasterelektronenmikroskop zugrunde liegt.

Schematische Elektronentrajektorie, die sich iterative aus aufeinanderfolgenden Streuprozessen ergibt.
Links: Schematische Elektronentrajektorie, die sich iterative aus aufeinanderfolgenden Streuprozessen ergibt.

Rechts: Ergebnis einer Simulation: Individuelle Trajektorien von 100 Elektronen beim Durchgang durch eine Latex-Kugel mit einem Durchmesser von 100 nm.

Ansprechpartner: Dorothee Hüser