Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Mikrobereichsanalyse in der Praxis: Elektronenstrahl-Mikrosonde (EPMA) SX100.
Chemische Mikrobereichsanalyse von Oberflächen mittels Röntgenspektroskopie: EDX / WDX / EPMA
Energiedispersive- und wellenlängendispersive Röntgenspektroskopie (EDX / WDX) zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung
Das Fraunhofer IST besitzt zwei Rasterelektronenmikroskope mit EDX-Detektoren sowie eine Elektronenstrahlmikrosonde (EPMA) mit 5 WDX-Detektoren. Im Bereich der Mikroanalyse lassen sich damit Oberflächen hochaufgelöst abbilden und chemische Punktanalysen mit Mikrometerauflösung durchführen. Vorteile der Methoden:
- Qualitative und quantitative chemische Elementanalyse
- Alle Elemente (außer H, He, Be, Li)
- Hohe laterale und vertikale Auflösung (~ 0,5 µm)
- Hohe absolute Genauigkeit (1 - 3 %)
- Niedrige Nachweisgrenze von 0,1 ... 0,01 %
- Schichtdickenbestimmung möglich (< 0,5 ... 1 µm)
Vielseitige und flexible Anwendungsmöglichkeiten von EDX/ WDX/ EPMA
Das Fraunhofer IST besitzt 30 Jahre Erfahrung in der industriellen Anwendung dieser Methoden zum Beispiel für die Schadensanalyse, Material- und Schichtentwicklung, Korrosions- und Haftungsprobleme, Marktbeobachtung etc.:
- Schnelle Punktanalyse mit Mikrometerauflösung
- 2-dimensionale Elementverteilungsbilder durch Rastern des Elektronenstrahls
- Tiefenprofile der chemischen Zusammensetzung durch Messung am Quer- oder Schrägschliff
- Automatisierte Messung großer Probenserien (100 - 500 Stück)
- Simultane Bestimmung von Schichtdicken und Zusammensetzung bei Einzel- und Mehrfachschichten < 0,5 - 1 µm
EPMA-Spurenanalyse
EPMA-Linescan über eine graphitische Ausscheidung in Gusseisen (links). Querschliff eines Gusseisens mit graphitischen Ausscheidungen (rechts).
EPMA Linescan über eine sphärische Graphitauscheidgung in Gusseisen. Nachweis von 0,13 wt% Boranreicherung in der Partikelschale und 0,03 wt% Phosphor im Partikelinneren. Nachweisgrenze typisch 0,01 at%.
Elementverteilung
Mapping der Ni-Verteilung in einem gewalzten Stahlblech über einen Bereich von 2x10 mm2. Es werden Abweichungen vom mittleren Ni-Gehalt von ± 0.4 Gewicht% dargestellt.
Dünnfilmanalyse an Doppelschichtsystem
Zerstörungsfreie Schichtdickenbestimmung und simultane Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung einer Doppelschicht NiCr / GdTbFe. Der Vergleich von Messungen mittels EPMA und unabhängiger RBS-Messung (Rutherford Backscattering Spectroscopy) zeigt die hohe Genauigkeit bei Schichtdicken und Zusammensetzung.