Oberflächen- und Online-Analytik an der Hochschule Fresenius

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Welche Oberflächenparameter gibt es?

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Welche Methoden basieren auf der WW Photon -> Elektron?

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Welche Methoden basieren auf der WW Neutron -> Neutron?

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Was ist ESCA/XPS?

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Was ist AES?

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Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Oberflächenparameter gibt es?

- Reaktivität
- Oberflächenspannung
- Härte
- effektive Oberfläche
- Resistenz
- Struktur
- Durchlässigkeit
- Haptik (Elastizität)
- Reibungskoeffizient
- chemische Zusammensetzung
- Leitfähigkeit
- Lichtreflektion
- Schichtdicke
- Adsorption/Desorption
- Bindungen chemisch/physikalisch
- Adsorptionsisotherme
- elektronische Struktur
- Wärmeleitfähigkeit

Oberflächen- und Online-Analytik

Wie weist man Oberflächenparameter nach?

- Sensorik (Probanden)
- IR-Imaging (ATR-Modus)
- Mikroskop (SEM, STM, LM)
- Laser (LSM)
- Adsorption
- Wilhelmy-Waage
- Kontaktwinkel
- NMR (2D)
- Konduktometer

Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Infos sind zur Bestimmung der Eigenschaften von Oberflächen wichtig?

- physikalische Topographie
- chemische Zusammensetzung
- chemische Struktur
- atomare Struktur
- elektronischer Zustand
- detailierte Beschreibung der Bindungen der Moleküle an der Oberfläche

Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Methoden basieren auf der WW Photon -> Elektron?

ESCA/XPS (→ chemische Zusammensetzung und Struktur)

Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Methoden basieren auf der WW Photon -> Photon?

EXAFS (→ chemische und atomare Struktur, Adsorption)
IR (→ chemische Struktur, Adsorption)
SFG (→ chemische Struktur)

Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Methoden basieren auf der WW Elektron -> Elektron?

SEM, STM (→ physische Topographie)
AES (→ chemische Zusammensetzung)
EELS (→ chemische Struktur, Adsorption)
LEED, RHEED (→ atomare Struktur)

Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Methoden basieren auf der WW Ion -> Ion?

SIMS (→ chemische Zusammensetzung und Struktur, Adsorption)
ISS (→ chemische Zusammensetzung, atomare Struktur)

Oberflächen- und Online-Analytik

Welche Methoden basieren auf der WW Neutron -> Neutron?

INS (→ chemische Struktur, Adsorption)

Oberflächen- und Online-Analytik

Was ist ESCA/XPS?

- Electron analysis for chemical analysis/X‐ray photoelectron spectroscopy
- Oberfläche wird mit Röntgen-Photonen einer bestimmten Energie bombardiert- Elektronen werden von den Orbitalen der Komponenten-Atome emittiert

- kinetische Energie sowie Bindungsenergie der Elektronen wird gemessen 

→ geben Hinweise auf atomare Zusammensetzung

Oberflächen- und Online-Analytik

Was ist AES?

(Auger electron spectroscopy): Bildung von Auger-Elektronen nachdem das
Photoelektron das Orbital verlassen hat, zweites Elektron füllt Orbital und gibt Energie an Auger-Elektron ab

Oberflächen- und Online-Analytik

Was ist SIMS?

(Secondary ion mass spectrometry): 2 Formen → dynamische und molekulare SIMS;
Oberfläche wird mit Strahl primärer Ionen mit hoher Energie (keV) bombardiert, dabei werden
sekundäre Ionen und Cluster emittiert, die mittels MS analysiert werden

Oberflächen- und Online-Analytik

Was ist eine Oberfläche?

- Grenzfläche
- äußerste "Lage"
- Definition nach ISO:
→ Schnittstelle zwischen kondensierter Phase und Gas und freiem Raum
→ 1 cm^2 Oberfläche hat 10^15 Atome in der 1-atomaren Schicht; Oberfläche etwa 2 - 10
atomare oder molekulare Schichten; Beschichtung der Oberfläche zum Schutz, etc.

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