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datestamp: 2024-07-31 09:21:27
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status_changed: 2024-07-31 09:21:27
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Ryklin, Daniel
title: bsEELS:A new method for Electron Energy Loss Spectroscopy on backscattered electrons inside a Scanning Electron Microscope
title_de: bsEELS: Ein neue Methode zur Elektronen Energieverlust Spektroskopie in einen Rasterelektronenmikroskop
subjects: ddc-530
divisions: i-130001
divisions: i-160200
divisions: i-716000
adv_faculty: af-13
cterms_swd: Elektronenmikroskopie
cterms_swd: Niedrige Energie
cterms_swd: Methode
abstract: In this doctoral thesis I introduce the novel approach of performing electron energy loss spectroscopy (EELS) on backscattered electrons (BSE) inside a scanning
electron microscope (SEM), which we call backscattered EELS (bsEELS). EEL spectra from BSE are acquired at ultra-low primary electron energy down to 10 eV with 1 nm spatial resolution. This allows large area spectroscopic imaging
studies on bulk materials with surface signal information confined to few nanometers, thereby complimenting and bridging the limitations of established (scanning)
transmission electron microscopy ((S)TEM-) EELS and high resolution / reflective (HR/R-) EELS methods. The experimental data from a variety of inorganic, carbon, and organic materials prove that bsEELS is in particular suited to access the low-loss energy regime containing primarily surface plasmon and conduction band excitations. Current limitations concerning the energy resolution caused
by energy spreading on the bent beam path towards a retarding grid potential spectrometer are discussed in detail. A forward convolution model is established
to interpret the experimental data with respect to spectroscopic reference measurements (UV-Vis, TEM EELS, HREELS). Finally, improvements of the current experimental design are discussed to access high-resolution spectral information with bsEELS in the future.
abstract_translated_text: In dieser Doktorarbeit stelle ich eine neue Methode der Elektronen Energieverlust-Spektroskopie (EELS) an rückgestreuten Elektronen (RE) in einem Rasterelektronen Mikroskop (REM) vor, die wir "backscattered EELS" (bsEELS) nennen. Energieverlust-Spektren der RE werden bei extrem niedrigen Primärenergien bis zu 10 eV bei 1 nm Ortsauflösung aufgenommen. Das ermöglicht die abbildende spektroskopische Untersuchung großer Flächen von dicken Proben bei der die
Signalinformation auf nur wenige Nanometer der Proben-Oberfläche limitiert ist. Dadurch können die Einschränkungen etablierter Methoden wie (Raster-)Transmissionselektronen Mikroskopie ((R)TEM) EELS und "high resolution" / Rückstreu (HR-/R-) EELS überbrückt und ergänzt werden. Die experimentellen Ergebnisse von unterschiedlichen nicht-organischen, Kohlenstoff- und organischen Materialien zeigen, dass bsEELS insbesondere geeignet ist den Bereich des niedrigen Energieverlustes mit Anregungen von Oberflächenplasmonen und Leitungsband Elektronen abzubilden. Derzeit ist die Methode vorwiegend durch mangelnde Energieauflösung eingeschränkt, die von dem gebeugten Strahlengang zum Gegenfeld Gitter-Spektrometer verursacht wird. Ein vorwärts Faltungs-Modell wird angewendet, um die experimentellen Daten zu interpretieren und mit spek-
troskopischen Referenzdaten (von UV-Vis, TEM EELS, HREELS) zu vergleichen. Schließlich werden Verbesserungen des derzeitigen Experiments diskutiert um in Zukunft hochaufgelöste bsEEL Spektren aufnehmen zu können.
abstract_translated_lang: ger
date: 2024
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00035203
ppn_swb: 1898869502
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-352032
date_accepted: 2024-07-09
advisor: HASH(0x55a9a64fd598)
language: eng
bibsort: RYKLINDANIBSEELSANEW
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Ryklin, Daniel  (2024) bsEELS:A new method for Electron Energy Loss Spectroscopy on backscattered electrons inside a Scanning Electron Microscope.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/35203/1/Doktorarbeit_DanielRyklin.pdf