Het principe van LEEM werd in 1962 door de Duitse hoogleraar Ernst Bauer bedacht, maar het duurde tot 1985 voordat de eerste van dit type elektronenmicroscopen gebouwd werd. Een elektronenmicroscoop bombardeert het preparaat met elektronen en brengt in beeld hoe die elektronen terugkaatsen. Bij een LEEM hebben de elektronen echter een veel lagere energie en dus een veel lagere snelheid dan bij een normale elektronenmicroscoop. De elektronen dringen slechts binnen in de eerste atoom- of molecuullagen van het preparaat. De LEEM kan daardoor de structuur van flinterdunne laagjes atomen of moleculen op een substraat zichtbaar maken, met een resolutie van 7 nanometer. Individuele lagen van slechts een kwart nanometer dik kunnen daarbij van elkaar onderscheiden worden.
Deze vorm van microscopie moet in een vacuüm plaatsvinden. Het apparaat is dan ook een indrukwekkend metalen buizenstelsel. Eromheen staan grote kasten die het apparaat van voeding voorzien en het maken van de preparaten ondersteunen.
De elektronen zijn afkomstig van een wolfraam gloeidraad met een spanning van 20 kilovolt. Een serie spoelen die werken als lenzen leidt de straal elektronen uit deze kamer (linksonder op foto 3606) naar het preparaat. In de preparaatkamer (middenboven op deze foto) wordt de bundel sterk afgeremd doordat er op het preparaat een spanning staat die bijna gelijk is aan die in het elektronenkanon. De teruggekaatste elektronen worden weer versneld en teruggeleid naar de afbeeldende kolom (rechtsonder), waar een digitale videocamera het diffractiepatroon vastlegt.
De LEEM van de UT biedt een aantal alternatieve functies. Zo kan de spin van de ingaande elektronen worden vastgelegd in een bepaalde richting zodat de magnetische structuur van het preparaat zichtbaar wordt. Ook is het mogelijk om het preparaat met behulp van een kwiklamp met fotonen in plaats van elektronen te bombarderen.
UT-onderzoeker Raoul van Gastel gebruikte de LEEM om als eerste ter wereld een stuk grafeen van enkele millimeters groot gecontroleerd op te dampen op een metaalkristal. Grafeen is een enkellaagsvlak koolstofatomen waarvoor naar verwachting een grote toekomst is weggelegd in de elektronica-industrie. Onder Van Gastel doen de promovendi Tjeerd Bollmann en Fawad Khokhar fundamenteel onderzoek naar het gedrag van enkele atoom- respectievelijk molecuullagen op metaalsubstraten. Mogelijke toepassingen zijn het optimaliseren van soldeerverbindingen en het fabriceren van hele kleine printplaatjes.
 |
| Tientallen met goud gecoate schroefjes voorzien de LEEM van een aanzienlijke hoeveelheid bling. Het goudlaagje fungeert als smeermiddel voor de schroefdraad. De Duitse fabrikant Elmitec koos voor goud in plaats van het meer gebruikelijke molybdeensulfide, omdat de laatste stof kankerverwekkend is en daardoor niet mag worden ingevoerd in de Verenigde Staten. (Foto's: Gijs van Ouwerkerk) |
 |
Tekst en foto's: Gijs van Ouwerkerk
Serie
Deze serie over hightechapparatuur is bedoeld om lezers wat meer inzicht te geven in de wondere, voor velen mysterieuze, wereld van het wetenschappelijk onderzoek dat zich binnen de UT afspeelt. Na deze week volgen er afleveringen later deze maand en in oktober, november en december, waarna de serie mogelijk een vervolg krijgt.
