Das Rasterelektronenmikroskop erzeugt einen stark fokussierten Strahl von Elektronen, der auf einen Probekörper gelenkt wird. Beim Auftreffen wird die Energie dieser primären Elektronen teilweise auf die Probe übertragen. Je nachdem, wo genau die Elektronen auftreffen, entstehen verschiedene Signale, die mit den entsprechenden Detektoren erfasst und ausgewertet werden können.

Ein Teil der Elektronen wird direkt zurückgestreut und werden mit dem Rückstreudetektor erfasst. Da schwere Elemente eine höhere Intensität der Rückstreuung aufweisen als leichte Elemente, wird mit diesem Detektor ein Materialkontrastbild dargestellt. Trifft der Elektronenstrahl unter einem Winkel von 70° auf die Probe entstehen an den Kristallgittern der Probe Interferenzerscheinungen, aus denen auf die Struktur des Materials geschlossen werden kann.

Ein weiterer Teil der Elektronen schlägt Sekundärelektronen aus der Oberfläche des Materials. Da Sekundärelektronen aus tieferen Schichten des Materials die Oberfläche nicht erreichen und somit auch nicht detektiert werden können, wird diese Abbildung auch als Topographiekonstrastbild bezeichnet.

Ein weiterer Teil der Elektronen schlägt Elektronen aus ihrer Position, die dem Atomkern sehr nah sind. In diesem Fall wird die entstehende Lücke sofort durch ein Elektron eines höheren Energieniveaus gefüllt, wodurch die überschüssige Energie als Röntgenstrahlung abgegeben wird. Diese Strahlung ist charakteristisch für jedes Element, so dass hierdurch auf die chemische Zusammensetzung zurückgerechnet werden kann.

Das am Lehrstuhl vorhandene JEOL JSM-IT500LV (Baujahr 2018) verfügt über eine große Probenkammer, die Proben von bis zu 200mm Durchmesser und 90mm Höhe bei 2kg Gewicht aufnehmen kann. Die Probenbühne ist in 5 Achsen motorisiert (X-Y-Z-rot-tilt). Das Gerät verfügt über eine Low-Vacuum Variante, mit der Proben bei einem Kammerdruck von bis zu 650 Pa untersucht werden können.

Die Elektronenstrahlerzeugung erfolgt mittels einer Wolframkathode und ermöglicht eine maximale Auflösung von 3 nm bei einer Vergrößerung von bis zu 300.000-fach (bezogen auf eine Referenzabbildung von 128 x 96 mm).

Die Abbildung erfolgt mittels Sekundärelektronen- oder Rückstreudetektor, bzw. Kombinationen aus beiden.

Zur Analyse des Materials stehen zwei Detektoren der Firma Oxford Instruments zur Verfügung.

Der Ultim Max 100 EDX Detektor ermöglicht mit seinem 100mm² SDD Sensor sehr schnelle elementare Analysen auch großer Flächen.

Mit dem EBSD-Detektor C-Nano können kristallographische Analysen mit einer Auflösung von 1244 x 1024 Pixeln mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von bis zu 400 pps (pattern per second) gemacht werden.