Von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Art der Wechselwirkungen, die an der Oberfläche von Werkstoffen mit ihrer Umgebung auftreten (Korrosion, Verschleiß, Reibung, Adhäsion, Kontamination, …), stützt sich die Oberflächencharakterisierung auf eine Reihe von Techniken, mit denen sich die chemische Zusammensetzung der Struktur analysieren und die Morphologie aller Arten von Oberflächen beobachten lässt.
Auf einem allgemeinen Prinzip beruhend, das einerseits darin besteht, eine Sonde (Anregung) auf eine Probe zu senden, um eine Sonde-Probe-Wechselwirkung zu erzeugen, und andererseits die erhaltene Antwort zu analysieren, weisen die Techniken der Oberflächenanalyse jeweils eigene Besonderheiten auf. Die Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit einer Mikrosonde (MEB-EDX), bei der die Oberfläche einer Probe mit Elektronen beschossen und die aus der Wechselwirkung resultierenden Elektronen und Röntgenphotonen analysiert werden, ermöglicht es beispielsweise, die Morphologie der Probenoberfläche zu beobachten und chemische Analysen bis zu einer Tiefe von einigen Mikrometern mit einer Quantifizierungsgrenze von etwa 0,5 Massen-% durchzuführen. Die Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS), bei der die Oberfläche einer Probe mit Röntgenphotonen beschossen und die emittierten Elektronen analysiert werden, ermöglicht es hingegen, die chemische Zusammensetzung bis zu einer Tiefe von etwa 10 Nanometern mit einer Empfindlichkeit von rund 0,1 Massen-% zu bestimmen und den Oxidationsgrad der vorhandenen Elemente und damit ihre chemischen Umgebungen zu identifizieren. Während diese beiden ersten Werkzeuge der Oberflächencharakterisierung zu den elektronischen Techniken gehören, zählt die Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS-Analyse) zu den ionischen Techniken. Sie besteht darin, die Oberfläche einer Probe mit einem Primärionenstrahl zu beschießen, der das Material zerstäubt und Sekundärionen erzeugt, deren Massen bestimmt werden. Da sich damit die chemische Zusammensetzung bis zu einer Tiefe von etwa 1 Nanometer bestimmen lässt, ist die SIMS-Methode mit einer Quantifizierungsgrenze im ppm-Bereich bei weitem die empfindlichste. Im dynamischen Modus (DSIMS) ermöglicht sie außerdem die präzise Erstellung von Elementprofilen von der Oberfläche eines Werkstoffs bis in dessen Kern. Mit ihrer umfangreichen Erfahrung in der Durchführung von Untersuchungen, die den Einsatz dieser Techniken erfordern (auch SDL, GD-OES, GD-MS, AES), unterstützt FILAB Sie bei Ihren Anforderungen an die Oberflächencharakterisierung.