Mikroskopie

Mikroskopie (griechisch, mikros: klein, skopein: betrachten) ist im weiteren Sinne die Betrachtung und Untersuchung kleiner und kleinster Dinge. Im gebräuchlicheren engeren Sinne bezieht sie sich auf die Zuhilfenahme eines Mikroskops. Die Mikroskopie findet Verwendung in der Wissenschaft und Technik, um kleinste Details zu erforschen bzw. winzige Bauteile zu entwickeln. Beispiele finden sich in der Biologie, Medizin und Nanotechnologie. Man unterscheidet grob die Lichtmikroskopie und die Elektronenmikroskopie. Bei der Lichtmikroskopie, die in Auflicht- und Durchlichtmikroskopie unterteilt werden kann, wird das Objekt mithilfe von Lichtstrahlen untersucht. Bei der Elektronenmikroskopie geschieht dies mittels eines Elektronenstrahls.

Der erfolgreiche Einsatz der licht- und elektronenmikroskopischen Methoden hängt ganz wesentlich von der zielgerichteten und auf das Material abgestimmten Probenpräparation ab. Basierend auf langjährigen Arbeiten insbesondere über native Polymere liegt im Fraunhofer IAP exzellentes Know-how zur Präparation und Mikroskopie von Polymeren und polymerhaltigen Materialien auch im wässrigen Medium vor.



Transmissionselektronenmikroskopie

Rasterelektronen-mikroskopie

Lichtmikroskopie

Transmissionselektronenmikroskopie

Analyt

  • feste Systeme
  • Composite, Werkstoffe, organische und anorganische Stoffe, dünne Schichten

Auswertungsmethoden und Zielgrößen

  • Bildanalyse mittels Bildverarbeitungssoftware (Olympus GmbH): Bestimmung von Partikelgrößen und deren Verteilung
  • Morphologie von Schnitten und
    Oberflächen mit einer Auflösung bis 0,4 nm
  • Identifizierung von morphologischen Strukturen in biologischen
    und synthetischen Systemen
  • Erfassung von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen in Abhängigkeit von Herstellungs- bzw. Wachstumsparametern, insbesondere natürlicher Polymere und deren (Nano-) Composite

Anwendungen

  • Ultra-Dünnschnitt einer Viskosefaser: Kern-Mantel-Struktur mit Poren
  • Oberflächenabdruck von Zellstoff: Fibrillierung der Primärwand
  • Exfolierung von Nanoclays in Polymermatrix

Ausstattung

  • Gerät: JEM-1400Plus (Jeol),
    Beschleunigungsspannung bis 120 kV,
    digitale Bilderfassung und Archivierung

Vergleichs- und
Ergänzungsmethoden

  • Rasterelektronenmikroskopie (REM)
  • Lichtmikroskopie (LM)
  • ESCA
  • EDX

Rasterelektronenmikroskopie

Analyt

  • feste Systeme
  • Systeme mit flüssiger Phase
  • Composite, Werkstoffe, organische und anorganische Stoffe, dünne Schichten

Auswertungsmethoden und Zielgrößen

  • Bildanalyse mittels Software (SIS GmbH): Bestimmung von Partikelgrößen und
    deren Verteilung
  • Morphologie von Brüchen, Schnitten, Oberflächen; Auflösung: bis 10 nm
  • qualitative und quantitative
    Elementanalyse
  • Identifizierung von morphologischen Strukturen in biologischen und
    synthetischen Systemen
  • Erfassung von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen in Abhängigkeit von Herstellungs- bzw. Wachstumsparametern, insbesondere natürlicher Polymere
  • Untersuchung von flüssigen (insbesondere wasserbasierten) Systemen mit Kryo-REM
  • Bestimmung der Elementzusammen-
    setzung von Mikrostrukturen

Anwendungen

  • feuchte Carbamatfasern:
    Bruchmorphologie in Kryo-Transfertechnik
  • Mikrokapseln: Oberfläche, Wandstärke
  • Composit: PLA-Matrix mit Cellulosefasern, Bruchmorphologie
  • Kryo-REM für Poren- und Phasenbildung in zementbasierten Bindemitteln

Ausstattung

  • Gerät:
    GeminiSEM 300 (Zeiss), Beschleunigungsspannung 0,02 kV − 30 kV
  • Auflösung: 0,8 nm bei 15 kV
  • Vergrößerung: 12x - 2.000.000x
  • Everhart-Thornley SE-Detektor
  • inLens-Detektor
  • ESB-Detektor (energieselektiver Detektor für Rückstreuelektronen)
  • VP-Modus (Niedervakuum: 5 - 500 PA)
  • Kryo-Transfer-System Alto 2500
  • EDX (energiedispersive Röntgenmikroanalyse), Oxford Instruments X-Max 80 (Silcon Drift Detector)
  • digitale Bilderfassung und Archivierung

Vergleichs- und
Ergänzungsmethoden

  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
  • Lichtmikroskopie (LM)
  • ESCA

Lichtmikroskopie

Analyt

  • feste und flüssige Systeme
  • Composite, Werkstoffe, organische und anorganische Stoffe, dünne Schichten

Auswertungsmethoden und Zielgröße

  • Bildanalyse mittels Bildverarbeitungs-
    software (Olympus GmbH): Bestimmung Partikelgrößen- und deren Faserlängenverteilungen
  • Morphologie von Schnitten, (Kryo-)
    Brüchen und Oberflächen
  • Bestimmung der Doppelbrechung von
    Fasern und Schichten
  • Identifizierung von morphologischen Strukturen in biologischen und
    synthetischen Systemen
  • Erfassung von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen in Abhängigkeit von Herstellungs- bzw. Wachstums-
    parametern, insbesondere natürlicher
    Polymere
  • Kristallisationskinetik mit Kleinwinkellichtstreung

Anwendungen

  • Doppelbrechung an einer Cellulosefaser
  • Semi-Dünnschnitt einer Bastfaser
  • Sphärolithwachstum in PLA-Composit

Ausstattung

  • Gerät: Polarisationsmikroskop JenLab/pol (Carl Zeiss Jena), Retarmet 2
    (Carl Zeiss Jena)
  • Präparation: Semi-Dünnschnitte mit Ultracut S , Dünnschnitte mit Rotationsmikrotom (Leica)
  • Heiztisch (Linkam)