Oberflächenanalytik - Übungsaufgabe 11: Elektronenenergien in Atomen

(Energien) Die Sonden in der Oberflächenanalytik haben verschiedenste Energien. Gelbes Natriumlicht etwa hat als typisches sichtbares Photon eine Energie von etwa 2 eV. Der Röntgenquant, der bei dem K-alpha-Übergang in Aluminium auftritt, besitzt eine Energie von mehr als 1 000 eV. Aus der Tabelle entnehmen wir 1 400 eV (EDX und WDX) In einem

Rasterelektronenmikroskop entstehen immer auch Röntgenstrahlen, die elementspezifisch sind. Wir können diese Röntgenstrahlen mit einer sog. Mikrosonde analysieren. Als Analysatoren stehen sowohl EDX (energiedispersive Analysatoren) als auch WDX (wellenlängendispersive Analysatoren) zur Verfügung. EDX arbeitet mit Halbleiterdetektoren (üblicherweise mit flüssigem Stickstoff gekühlt) und besitzt eine geringere Empfindlichkeit als WDX, welche die Strahlung mit einem Beugungskristall analysieren.

(universelle Kurve) Elektronen können sich in Materie nicht sehr weit bewegen; die mittlere freie Weglänge ist nicht sehr groß. Es gibt einen Zusammenhang zwischen den Energien der Elektronen und der mittleren freien Weglänge. 5 eV Elektronen dringen tiefer in

ein Material ein als 50 eV Elektronen. 5 eV Elektronen sind damit weniger Oberflächen-sensitiv als 50 eV Elektronen. (Energie) Mit der mit Photoelektronenspektroskopie können wir Bindungsenergien von Elektronen vermessen. Die Bindungsenergie eines Elektrons im 1s Orbital des Kohlenstoffs beträgt ca. 280 - 290 eV je nachdem, wie die chemische Umgebung des Kohlenstoffs gestaltet ist. (SE und BSE) Bei der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden Oberflächen mit Elektronen beschossen. Detektiert werden sowohl die Sekundärelektronen (SE), die einen guten Materialkontrast der Probe liefern, und die

Rückstreuelektronen (BSE) die eine sehr gute Auflösung der Morphologie der Oberfläche liefern. Dies hängt damit zusammen, dass die Sekundärelektronen nur eine geringe Eindringtiefe haben und entsprechend auch nur Informationen aus dieser geringen Tiefe tragen, während die Rückstreuelektronen sehr tief eindringen und damit nur eine niedrigere Auflösung ermöglichen.