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Kathodolumineszenz

Kathodolumineszenz ist eine Sonderform der Lumineszenz, wobei ein aus einer Elektronquelle kommender Elektronenstrahl auf eine Festkörperoberfläche auftrifft und diese dazu anregt, sichtbares Licht auszustrahlen (Funktionsprinzip Braunsche Röhre bzw. Kathodenstrahlröhre).

Weitere Beispiele:

In der Geologie, Mineralogie und den Materialwissenschaften wird ein optisches Kathodolumineszenzmikroskop verwendet, um interne Strukturen von Gesteinsproben, keramischen Werkstoffen, Gläsern etc., sichtbar zu machen und somit Informationen über den Aufbau, die Entstehung und die Qualität des untersuchten Materials zu erhalten.

In den Materialwissenschaften und in der Halbleitertechnik werden Kathodolumineszenzuntersuchungen häufig in einem Rasterelektronenmikroskop (REM) durchgeführt. Hier trifft ein stark fokussierter Elektronenstrahl auf die Probe und veranlasst sie dazu, Licht aus diesem Bereich auszustrahlen. Dieses Licht wird durch ein optisches System, wie z.B. einen elliptischen Spiegel, gesammelt. Über eine Optik wird es aus dem Mikroskop herausgeleitet und durch einen Monochromator auf einen Detektor (Photomultiplier oder CCD-Detektor) gelenkt.

Ein Elektronenmikroskop mit einem Kathodolumineszenzdetektor erlaubt zwar höhere Vergrößerungen, ist aber schwieriger zu handhaben und weitaus kostspieliger als ein optisches Kathodolumineszenzmikroskop, dessen Stärke darin liegt, die tatsächlich sichtbaren Lumineszenzfarben der Proben unmittelbar durch das Okular zu zeigen.

Geschichte

Als Entdecker der Kathodolumineszenz gilt der ukrainischer Physiker Johann Puluj. Er entwickelte 1881 eine Lampe, später als Pulujlampe bekannt, die auf dem Prinzip der Kathodolumineszenz beruhte.