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Oberflächenanalyse oder Oberflächencharakterisierung ist der chemische Analyse des Oberfläche- oder Grenzschicht von feste Materialien. In der Regel werden nicht nur Informationen über die äußersten Atomschicht, aber auch weiter innen liegende Schichten. Die Oberflächenanalyse wird hauptsächlich bei der Untersuchung von Beschichtungen und heterogene Katalyse.
Bei einer Reihe von Methoden wird nur ein sehr kleiner Bereich analysiert (lokale Analyse). Durch Scannen wird dann ein Bild der gesamten Probe erhalten. Die Analyse geht weiter Erregung der Probe mit Photonen, Elektronen, Ionen oder konstruieren a elektrisches Feld, woraufhin die Antwort in Form von Emission von Photonen, Elektronen, Ionen oder neutralen Teilchen wird analysiert über spektroskopische Analysemethoden.
Methoden
Laser-Mikrosondenanalyse
Laser-Mikrosondenanalyse (LAMA), auch genannt Laseroptische Emissionsspektroskopie (LOES), ist eine Methode, bei der a Laser- (ein stark fokussierter Photonenstrahl) verdampft eine kleine Menge Material, wonach dieser Dampf möglicherweise durch ein elektrisches Feld weiter angeregt wird. Die emittierten Photonen liefern qualitative und – im Vergleich zu Standards – auch semiquantitative Informationen.
Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse
Biene Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA), auch genannt Röntgeninduzierte Photoelektronenspektroskopie (XPS) erfolgt die Anregung durch röntgen und die Analyse durch Messung der Energie der aus der Probe austretenden Elektronen. Der Unterschied zwischen eingestrahlter und ausgehender Energie ist ein Maß für die Bindungsenergie dieser Elektronen. Die Analysetiefe beträgt ca. 1 nm, das Auflösung an der Oberfläche ca. 2,5 mm.
Auger-Elektronenspektroskopie
sehen Schneckeneffekt und Auger-Elektronenspektroskopie für die wichtigsten Artikel zu diesem Thema.Die Auger-Elektronenspektroskopie (AES) basiert auf der Anregung von Elektronen aus der inneren Schale (K-Schale) der Atome. Die Rückkehr von Elektronen aus weiter außen liegenden Schalen in die K-Schale liefert Energie in Form von Röntgenphotonen, die erkannt und kann analysiert werden. Die Analysetiefe beträgt ca. 1 nm (2 bis 10 Atomschichten), die Oberflächenauflösung beträgt 10−3 bis zu 10−4 mm.
Sekundärionen-Massenspektrometrie
Biene Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) wird die Analyseprobe mit Ionen oder Atomen beschossen und die freigesetzten ionischen Trümmer analysiert. Die Analysetiefe beträgt ca. 1 nm, die Oberflächenauflösung beträgt 10−2 bis zu 10−3 mm.
Elektronenmikrosonde
Elektronenmikrosonde (EMP), auch Mikroanalyse mit Elektronensonde (EMPA) ist ein Verfahren, bei dem die Anregung durch Elektronen erfolgt, während die emittierten Photonen (Röntgenstrahlen) analysiert werden. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die Analysetiefe größer ist, nämlich ca. 1 ca µm.
Andere Techniken
- Das Röntgenfluoreszenz, zum Beispiel auf feste Proben aufgetragen Metalloberflächen, kann auch als Oberflächenanalyse verstanden werden.
- Das Infrarot-Spektroskopie kann mit Reflexionstechniken (z.B ATR) bestimmen die molekulare Zusammensetzung von Oberflächen.
- Laserablation ist die Technik, bei der mit einem sehr starken Laser eine feste (normalerweise sehr harte) Keramik) auf die Probe geschossen wird, wodurch eine kleine Menge Staubpartikel weggeblasen wird. Diese Staubpartikel können Argon als Trägergas zu a induktiv gekoppeltes Plasma durchgeführt und die emittierte Strahlung kann analysiert werden.
- Biene Glimmentladung (Englisch: Glimmentladung) nutzt große Potentialunterschiede zwischen einer Probenkathode und einer (normalerweise Wolfram-) Anode. Aufgrund der Ionisierung von Argonatomen Sputtern wo Probenpartikel von der Oberfläche geschleudert werden und analysiert werden können. Emission tritt normalerweise auf, weil die Probenpartikel mit ionisierten Argonatomen oder -elektronen kollidieren und eine Emission verursachen. Diese Emissionsstrahlung kann detektiert und gemessen werden.