Oberflächenanalytik mit XPS: Das Labor nanoAnalytics ist den Molekülen auf der Spur

Mit modernsten Analysegeräten baut das Labor nanoAnalytics GmbH in Münster die Kapazität in der chemischen Oberflächenanalyse und Element-Tiefenprofilmessung aus. Die neue XPS-Anlage KAlpha von Thermo Scientific ist gegenwärtig eine der leistungsfähigsten auf dem Markt und bietet umfangreiche Möglichkeiten der Oberflächenalytik im Bereich Spektroskopie, Sputter-Tiefenprofilmessungen und auch Imaging (Abbildendes XPS). So können auch in Zukunft an Oberflächen und Grenzflächen  Fehler- und Schadensanalysen, sowie Aufgaben der Qualitätssicherung beispielsweise im Bereich der Automobilindustrie, Medizintechnik oder auch Materialforschung in höchster Qualität bearbeitet werden.

Das Labor nanoAnalytics investiert in neues XPS Photoelektronenspektrometer

Das neue Gerät erlaubt ortsaufgelöste chemische Analysen inklusive Verteilungsbilder von chemischen Verbindungen (Chemical Mapping). Dazu runden Element-Tiefenprofile unter Verwendung von Materialabtrag durch Sputtern wie auch zerstörungsfreie Tiefenprofile im oberflächennahen Bereich durch winkelaufgelöste XPS das Spektrum der neuen Möglichkeiten ab. Tiefenprofile können dabei sowohl klassisch, mittels monoatomarem Ionenbeschuss, als auch mittelt Cluster-Ionenbeschuss gemessen werden. Gerade die Verwendung von Clusterionen erlaubt XPS Tiefenprofilmessungen in organischen Materialien ohne Verlust der Information der Bindungsenergien bzw. Oxidationszustände.

Aufgrund der hohen Effizienz des neuen XPS Gerätes kann nanoAnalytics seinen Kunden Kunden somit überaus schnelle Bearbeitungszeiten garantieren. In Verbindung mit weiteren Analysesystemen, wie der Rasterelektronenmikroskopie (REM), der Röntgenmikrobereichsanalytik (EDX) und der Sekundärionenmassen­spektrometrie (SIMS und TOF-SIMS), ist nanoAnalytics perfekt aufgestellt, wenn es um die hochauflösende Analytik von Oberflächen und Beschichtungen geht.

20 Jahre Erfahrung in der hochauflösenden Oberflächenanalytik mit XPS

Dr. Andreas Schäfer, Laborleiter bei der nanoAnalytics GmbH in Münster, sieht großes Potenzial für die neue XPS-Anlage. Schließlich scheuen es die meisten Industrieunternehmen aufgrund der hohen Anschaffungskosten und der anspruchsvollen Auswertung der Analyseergebnisse, eigene Kapazitäten in dieser Technologie aufzubauen. „Wir verfügen über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der XPS-Analyse und den verwandten Oberflächen-Untersuchungsmethoden SIMS und TOF-SIMS“, erklärt Schäfer. „Insofern ist unser Team aus Physikern und Chemikern seit Jahren mit der Beantwortung anspruchsvollster werkstoffkundlicher Fragen rund um die Oberflächenanalyse vertraut.“

Die Kunden von nanoAnalytics kommen in der Regel aus der Automobilindustrie, der Mikroelektronik, der Sensorik, der Optik, der Medizintechnik sowie der pharmazeutischen Industrie. Sie wenden sich an die Münsteraner Materialexperten, wenn es um die Bestimmung der Zusammensetzung und Dicke von Schichten geht oder die Aufklärung von Beschichtungsfehlern auf Metall- oder Kunststoff-Bauteilen geht. Ebenso gehört die Suche nach den Ursachen von Haftungs- oder elektrischen Kontaktproblemen, die Bestimmung der Reinheit von Oberflächen, die Analyse von Korrosionsschäden und Metallverfärbungen oder die Analyse von Kontaminationen und filmische und partikuläre Restschmutzanalysen zu den typischen Analyseaufgaben.

Wie funktioniert eine XPS-Analyse?

Bei der Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), häufig auch ESCA (electron spectroscopy for chemical analysis) genannt, wird eine Probenoberfläche mit Röntgenstrahlen definierter Energie bestrahlt. Dadurch werden Photoelektronen freigesetzt, deren Energie charakteristisch für das emittierende Atom und dessen Bindungszustand (Oxidationszustand) ist. Da die Photoelektronen nur wenige Atomlagen durchdringen können, handelt es sich bei der XPS-Analyse um eine sehr oberflächensensitive Analysemethode. Um tiefer gelegene Schichten zu untersuchen – so genannte Tiefenprofile zu erstellen – werden einzelne Atomlagen mittels Ionenbeschuss (Monoatomar oder auch Clusterionen) abgetragen. Die XPS-Analyse gibt Auskunft über die qualitative und quantitative chemische Zusammensetzung von Materialien und liefert zusätzlich noch Information zu den chemischen Bindungen.

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