Materialanalyse mit der XPS - Quantitatives Screening von Oberflächen

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Für die Charakterisierung von Materialien und Oberflächen stehen verschiedenste Analysemethoden zur Verfügung. Allen Analysetechniken gemein ist, dass sie durch eine Anregung (z.B. Abtasten mit mechanischen Spitzen, Anregung mit Laserbeschuss, …) eine Antwort des zu untersuchenden Materials auslösen. Aus diesen Antworten werden dann abhängig von der jeweiligen Technik Information etwa über die Topographie (Rauheit), die optischen Eigenschaften oder die chemische Zusammensetzung des Probenmaterials gewonnen.

Eine bewährte Technik zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Oberflächen und oberflächennaher Schichten ist die sogenannte XPS Analyse. Die Abkürzung XPS steht für X-ray Photoelectron Spectroscopy (deutsch: Photoelektronenspektroskopie). Durch eine XPS Analyse werden die elementare Zusammensetzung einer Oberfläche und mögliche chemische Bindungen der nachgewiesenen Elemente quantitativ ermittelt. Nur die sehr leichten Elemente Wasserstoff und Helium sind nicht nachweisbar.

Moderne Analysegeräte bieten zudem die Möglichkeit, eine XPS Analyse bildgebend durchzuführen oder bei Bedarf Bereiche weit unterhalb der eigentlichen Oberfläche zu analysieren (Tiefenprofile). XPS Analysen können an allen vakuumkompatiblen Oberflächen wie Kunststoffen, Gläsern, Metallen, Katalysatoren, Keramiken oder Halbleitern durchgeführt werden.

Gründe für die bevorzugte Stellung der XPS

Die Möglichkeit der Identifizierung und Quantifizierung von Elementen und deren Bindungen sowie die große Flexibilität im Hinblick auf die untersuchten Materialien machen die XPS Analyse zu einer bevorzugten Analysemethode im Bereich der Oberflächenanalytik. Leistungsfähige Softwarelösungen ermöglichen zudem automatisierte XPS Analysen, unterstützen bei der Evaluierung von XPS Daten und erleichtern so auch weniger geübten Nutzern den Einstieg in die XPS Analyse.

Aus diesen Gründen wird die XPS zum Screening nach unbekannten Substanzen in vielen Universitäten und Forschungseinrichtungen routinemäßig verwendet. Aber auch in der Industrie finden sich viele XPS Geräte, die in den Bereichen der Qualitätskontrolle, Fehleranalyse, Reverse Engineering oder in der Produktentwicklung eingesetzt werden.

Einsatzbereiche der XPS

Aufgrund ihrer Flexibilität sind die Einsatzbereiche der XPS Analyse sehr groß. Neben der Erfolgskontrolle bei Oberflächenmodifikationen und der Aufklärung unbekannter Schichtaufbauten gehören Fehler- und Kontaminationsanalysen zu den Haupteinsatzfeldern der XPS.