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Penning-Messröhre – Ionisationsvakuummeter

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Bei Ionisationsvakuummetern wird ein Teil des Restgases im Messraum durch Elektronenstöße ionisiert. Die erzeugten Ladungsträger geben ihre Ladung an die Messelektrode des Systems ab. Der so erzeugte Ionenstrom ist ein Maß für den Druck. Da diese Geräte den Druck über die Teilchenanzahldichte bestimmen, erhält man eine gasartabhängige Druckanzeige. Read more

Plasmaanwendungen – Reinigen, Aktivieren und Veraschen

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Als Plasma bezeichnet man in der Physik ein (teilweise) ionisiertes Gas, welches aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften auch als vierter Aggregatzustand der Materie bezeichnet wird. Wird ein Festkörper erhitzt, so geht er üblicherweise zunächst in seinen flüssigen Aggregatzustand über und bei höherer Temperatur in den gasförmigen Zustand. Wird dem Gas darüber hinaus mehr Energie zugeführt, so wird es elektrisch leitend, wobei es sich nach außen weiterhin elektrisch neutral verhält. In diesem Zustand koexistieren positiv geladene Ionen, Elektronen und Neutralteilchen nebeneinander. Read more

Praktische Anwendungen und Analysenfehler

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Zur Durchführung von qualitativen und quantitativen Untersuchungen von Proben bzw. Probendetails sind am REM einerseits Bedingungen für eine optimale Abbildung der zu untersuchenden Oberfläche zu schaffen (kurzer Arbeitsabstand, kleiner Strahldurchmesser, hohe Beschleunigungsspannung), andererseits sollen gleichzeitig auch die Bedingungen für die Spektrenaufnahme und die nachfolgenden Auswertungen optimal sein (vorgeschriebener analytischer Arbeitsabstand (AWD), großer Strahldurchmesser, Beschleunigungsspannung entsprechend der zu messenden Röntgenlinien). Leider stehen diese Forderungen oft im Widerspruch zueinander und es muss ein der jeweiligen Messaufgabe entsprechender Kompromiss gefunden werden. Gleichzeitig weichen die zu untersuchenden Proben oft in Hinblick auf ihre Oberflächenbeschaffenheit (Rauigkeit, Strukturen, Mikropartikel, Leitfähigkeit) und die Verteilung/Konzentration (Cluster, Phasen, unterschiedliche Mischungen, Schichten) der zu messenden Elemente von der Idealprobe ab und es kommt zu Fehlern bei Nachweis, Identifizierung und Konzentrationsberechnung während der EDX-Analyse.

 

Praktischen Anwendungen

Unabhängig von der durchzuführenden Analyse ist die Beachtung der folgenden allgemeinen Hinweise und Tipps immer vorteilhaft:

  • regelmäßige Kalibrierung/Quant-Optimierung des EDX-Systems mit einem Eichstandard (Kalibrierprobe)
  • Quant-Optimierung unter den gleichen Bedingungen durchführen wie die späteren Messungen (Beschleunigungsspannung, Prozesszeit, Kanalanzahl des Spektrums)
  • Regelmäßiges Enteisen des Detektorfensters (Konditionierung bei N2 gekühlten Detektoren)
  • Anregungsspannung (Beschleunigungsspannung    des   REM):        2    –    2,5faches    der energiereichsten Röntgenfluoreszenzlinie der in der Probe enthaltenen Elemente
  • Schaffung einer guten Zählstatistik innerhalb der Spektren durch Erhöhung des Eingangsignals (cps) unter Beachtung der Totzeit (ca. 30%) oder durch längere Messzeiten, insbesondere bei quantitativen Analysen und bei geringen Elementkonzentrationen
  • möglichst saubere, elektrisch leitende Probenoberflächen (ggf. Beschichtung mit Kohlenstoff oder Metallen)

Es wird immer die im REM abgebildete Fläche analysiert, die verwendete Vergrößerung sollte einerseits nicht zu klein sein, um gleiche Anregungsbedingungen für die gesamte Fläche zu gewährleisten, andererseits sollte sie auch nicht zu groß sein, um die Messungen nicht durch lokale Einzelphänomene zu verfälschen.

Präparations- und Umwelteffekte

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Wurde die Probe mechanisch oder chemisch bearbeitet/verändert, können Spuren dieser Schritte die Analyse verfälschen, indem Elemente gefunden werden, die eigentlich nicht in der Probe enthalten sind: Read more

Probenoberfläche

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Abgesehen von Schliffen ist die Oberfläche der meisten REM-Proben uneben bis stark strukturiert, weil ja gerade in der hohen Tiefenschärfe einer der Vorteile der REM-Abbildung besteht. Die Probenrauigkeit macht sich in den Spektren meist als erhöhter Bremsstrahlungs-Untergrund bemerkbar und führt dadurch zu Fehlern in der quantitativen Auswertung. Durch eine Verkleinerung der bei der Analyse benutzten Vergrößerung lässt sich dieser Fehler minimieren. Read more

Probenposition

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Eine falsche Probenposition führt in erster Linie zu einem Signalverlust bei der Spektrenaufnahme und bei der quantitativen Analyse zur Falschbewertung der Netto- Peakintensitäten und damit zu fehlerhaften Elementkonzentrationen: Read more

Punkt- und Linienabtastung

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Außer einem flächenhaften Abrastern mit verschiedenen Formaten kann der Elektronenstrahl innerhalb des Bildfeldes auch als Punkt (Spot) positioniert oder als Linie (Linescan) über die Probenoberfläche geführt werden.

Die Lage des Punktes und die Lage bzw. Länge der Line ist innerhalb des Bildfeldes frei wählbar. Für den einzelnen Punkt bzw. die Punkte der Linie ist die Verweilzeit des Elektronenstrahls (Dwell-Time) voreinstellbar. Sie können einmalig oder zyklisch abgescannt werden.