Eine Röntgen-Photoelektronenspektroskopie, kurz XPS-Analyse genannt, ist eine mehrfach bewährte Analysemethode. Die die chemische Zusammensetzung fester Oberflächen analysiert, ohne Schäden zu hinterlassen.

Dabei können Sie auf eine ganze Hand an unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten zurückgreifen. Einige davon möchten wir in diesem Artikel näher erläutern.

Neben den beiden Elementen Wasserstoff und Helium können mit der Photoelektronenspektroskopie (XPS) alle Elemente der zu beprobenden Oberfläche mittels einer Laboranalyse quantitativ und qualitativ untersucht werden.

Eine solche Analyse kann an Oberflächen wie Halbleitern, Keramiken, Kunststoffen, Metallen, Polymeren, Oxiden oder Glas durchgeführt werden. Aber auch auf fast jedem anderen vakuumstabilen Material.

So können beispielsweise Rückstandsanalysen nach Reinigungsprozessen durchgeführt werden. Auf der Oberfläche des Katalysators sind Hinweise auf bestimmte Katalysatorgifte zu erkennen.

Auch Korrosionsprobleme können mit der XPS-Analyse geklärt werden. Hier wird eine Untersuchung auf korrosionsverursachende Elemente an der Oberfläche durchgeführt.

Funktionelle Gruppen auf Oberflächen können mit Hilfe einer Elementanalyse im Labor auf Oxidationsstufen untersucht werden. Auch quantitative Materialanalysen einer chemischen Zusammensetzung auf den oberen Schichten des Werkstücks können durchgeführt werden.

Auch Oxidationen von Kupferoberflächen lassen sich mit der XPS-Analyse nachweisen. Eine XPS-Messung auf der Oxidschicht des Kupfers muss qualitativ und quantitativ genau analysiert werden.

Weiterhin können Analysen von vorbehandelten Polymeroberflächen durchgeführt werden. So kann beispielsweise eine vorbehandelte Kunststoffoberfläche, die im letzten Schritt bedruckt oder aufgeklebt wird, ihre Klebeeigenschaften verbessern.

Dies sind nur zwei Beispiele für den Umfang einer XPS-Analyse.

Es kann oft vorkommen, dass Defekte an bestimmten Bauteiloberflächen relativ klein sind. In einem solchen Fall kommen spezielle Small Spot XPS-Analysen zum Einsatz.

Um solche Defekte zu erkennen, wird eine lokal begrenzte Analyse mit einem Durchmesser von einigen zehn Mikrometern durchgeführt. Diese werden getrennt von der anderen Umgebung untersucht.

Bei einem solchen Verfahren kann gegebenenfalls eine Linienanalyse durchgeführt werden oder es werden Elementverteilungsbilder erstellt.

Die Photoelektronenspektroskopie dient der genauen Untersuchung des Schichtaufbaus von Oberflächen oder Beschichtungen. Dünne Schichten bis etwa zehn Nanometer, aber auch dickere Schichtsysteme können problemlos untersucht werden.

Bei dieser Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) handelt es sich um ein Verfahren, das auch unter der Bezeichnung Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse bekannt ist. Ist die zu untersuchende Oberfläche unter Bestrahlung mittels Röntgenstrahlen.

Bei diesem Vorgang werden sogenannte Photoelektronen freigesetzt, die dabei entstehende Energie schließt die emittierenden Atome und deren Oxidationszustand aus.

Dieses Analyseverfahren ist ein sehr oberflächenempfindliches Verfahren. Denn die Photoelektronen haben nur wenige Atomschichten, die die Probenoberfläche durchdringen.

Die erreichte Informationstiefe beträgt fünf bis zehn Nanometer. Die Nachweisgrenze einer Untersuchung liegt je nach Element meist zwischen 0,1 und 1 Atomprozent.

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