Labor für XPS Analyse (ESCA, Photoelektronenspektroskopie)
quantitativ, oberflächensensitiv, element- und bindungsspezifisch
Die XPS (ESCA, Photoelektronenspektroskopie) ist ein Verfahren zur empfindlichen, quantitativen Analyse der Zusammensetzung von Oberflächen. Die XPS Analyse erfasst alle Elemente außer H und He sowie deren molekulare Bindungen. Je nach analytischer Fragestellung können diese Informationen als integrale Spektren, ortsaufgelöste Images oder in Form von tiefenaufgelösten Profilen (Tiefenprofilierung mit XPS) aufgezeichnet werden. XPS-Analysen sind an allen vakuumstabilen Materialien (z.B. Glas, Fasern, Pulver, Halbleiter, Metalle, Oxide, Keramiken, Kunststoffe, Polymere,...) durchführbar. Typische Einsatzgebiete der XPS Analyse sind beispielsweise die:
- Untersuchungen des elementaren Aufbaus von Oberflächen und Schichten
- Oxidationsanalyse von Oberflächen (Oxidationszustand, Oxidationstiefe)
- quantitative Charakterisierung von Katalysatoren und funktionellen Gruppen
Details zur XPS Analyse
Prinzip - Informationsgehalt - Analytische Möglichkeiten
Die Photoelektronenspektroskopie (XPS/ESCA) ist ein analytisches Verfahren zum qualitativen und quantitativen Nachweis von Elementen im oberflächennahen Bereich eines Festkörpers. Für die XPS Analyse wird eine Probe mit monochromatischer Röntgenstrahlung (Al Kα) bestrahlt, so dass aus den angeregten Atomen Photoelektronen ausgelöst werden ("äußerer Photoeffekt"). Nur Photoelektronen aus den obersten ca. 5 nm können die Probe bei einer XPS Oberflächenanalyse ohne Energieverluste verlassen. Bei der XPS Messung wird die kinetische Energie dieser Elektronen ermittelt und in elementspezifische Bindungsenergien umgerechnet. Mit der XPS Analyse im Labor können alle Elemente (außer H und He) identifiziert und quantifiziert werden. In Abhängigkeit von der chemischen Umgebung eines Elements kann es zu Verschiebungen der Bindungsenergien kommen ("chemical shift") anhand derer Aussagen über den jeweiligen Bindungs- oder Oxidationszustand möglich sind. Die erreichbaren Empfindlichkeiten einer XPS Untersuchung sind elementabhängig und liegen typischerweise zwischen 0.1 und 1 Atom%, was die XPS Messung zu einem nützlichen Analysetool macht.
Mit Small-Spot-XPS kann die Elementzusammensetzung auf sehr kleinen (Spot-Ø ≥ 10 µm) aber auch einigen mm² großen Messbereichen im Labor bestimmt werden. Punktanalysen entlang einer Strecke über die Oberfläche der Probe (Linescan), 2D- Elementverteilungen (Maps) oder winkelaufgelöste Analysen (ARXPS) zur Charakterisierung von dünnen Schichten (< 10 nm) sind gängige Fragesetllungen für XPS Messungen (Photoelektronenspektroskopie). Auch die Elementzusammensetzung eines Festkörpers als Funktion der Tiefe (Tiefenprofilierung) kann durch die Kombination der XPS-Analyse und einer ionenbeschussinduzierten Probenerosion (Sputtern) erfasst werden. Die Photoelektronenspektroskopie (XPS Analyse) ist auf unterschiedlichste vakuumkompatible Probensysteme (Metalle, Gläser, Wafer, Polymere, Folien, Keramiken, Pigmente, Katalysatoren, Pulver, Halbleiter, Kunststoffe etc.) anwendbar, um ein aussagekräftiges Bild der Oberfläche zu erhalten.
Tascon - Ihr Partner für XPS-Analysen
Falls Sie sich für weitere Details aus dem Bereich der XPS Oberflächenanalytik interessieren, finden Sie unter folgenden Link einen pdf Download zur Technical Note XPS (ESCA). Oder Sie wenden sich direkt an die erfahrenen Experten der Tascon GmbH im Labor für die Photoelektronenspektroskopie (XPS/ESCA). Wir beantworten gerne Ihre Fragen zum Thema XPS Messung.
FAQs zum Thema XPS Analyse
Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) ist eine analytische Technik zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung und Bindungszustände von Oberflächen. Bei einer XPS-Analyse wird eine Probe mit Röntgenstrahlen angeregt, wodurch Elektronen aus den inneren Schalen der Atome emittiert werden. Diese Elektronen werden bezüglich ihrer kinetischen Energie analysiert, was Rückschlüsse auf die quantitative Oberflächenzusammensetzung einer Probe ermöglicht.
Eine XPS-Analyse liefert detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung der Oberfläche. Durch die Analyse der Bindungsenergie der Elemente können die vorliegenden Oxidationszustände, die chemischen Bindungen und die Dicke von dünnen Schichten bestimmt werden. Die XPS-Analyse ermöglicht die Identifizierung und Quantifizierung von Elementen und die Bestimmung ihrer chemischen Zustände auf der Probenoberfläche.
XPS-Analysen werden in vielen Bereichen eingesetzt, darunter Materialwissenschaften, Halbleiterindustrie, Katalyseforschung, Korrosionsstudien, Oberflächenchemie und Biotechnologie. Es wird zur Analyse von Beschichtungen, Verunreinigungen, chemischen Reaktionen auf Oberflächen und zur Charakterisierung von Materialien entlang der gesamten Wertschöpfungskette verwendet (Forschung und Entwicklung, Produktion, After Sales, Kundenreklamationen).
Die Probenvorbereitung für XPS ist entscheidend, da Oberflächenverunreinigungen die Ergebnisse beeinflussen können. Proben sollten sauber und frei von Transport-Kontaminationen sein. Sollten Sie Fragen zu einer geeigneten Transportverpackung haben, kontaktieren Sie uns gerne.
Die XPS hat eine begrenzte Analysetiefe (ohne Tiefenabtrag durch Sputtern meist nur wenige Nanometer) und kann keine leichten Elemente wie Wasserstoff oder Helium detektieren. XPS bietet eine hohe Oberflächensensitivität, die Möglichkeit zur chemischen Zustandserkennung, quantitative Analysen und die Fähigkeit, sowohl organische als auch anorganische Materialien zu untersuchen. Moleküle können aber nur anhand ihrer Bindungsstrukturen erkannt werden.
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