Photoelektronenspektroskopie

Die Photoelektronenspektroskopie (XPS - X-ray Photoelektron Spectroscopy) gehört seit Jahrzehnten zu den Standardmethoden der Oberflächenanalytik und basiert auf dem photoelektrischen Effekt1. Durch energetische Strahlung werden Elektronen aus den Atomen der Oberfläche herausgeschlagen. Ihre Energie ist charakteristisch für die Atome und deren Bindungszustand an oder nahe Probenoberfläche. In den vergangenen Jahren wurde die Methode von der reinen Anwendung unter Ultrahochvakuumbedingungen hin zu Nahumgebungsdrücken weiterentwickelt.

Ein Hochdruck-in-situ-Photoelektronenspektrometer (NAP-XPS – Near Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy) zur Untersuchung von Katalysatormaterialien wird Ende 2019 am LIKAT zur Verfügung stehen und wird gefördert durch das Land Mecklenburg-Vorpommern aus Mitteln der Europäischen Union aus dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung (Förderperiode 2014-2020). Das neue Gerät ermöglicht XPS-Analysen unter realitätsnahen Reaktionsbedingungen bis zu Drücken von 25mbar und Temperaturen von bis zu 1000°C. So lassen sich Veränderungen der Oberfläche in Bezug auf Zusammensetzung und Oxidationszustand in-situ verfolgen. Der Nachweis von Reaktionsprodukten erfolgt über die Kopplung eines Massenspektrometers direkt am Energieanalysator.
Das NAP-XPS der Firma SPECS GmbH befindet sich derzeit in Produktion und die Auslieferung bzw. Inbetriebnahme ist für Ende 2019 geplant.

Zurzeit verfügen wir über ein Ultrahochvakuumspektrometer mit folgender Ausstattung:

VG ESCALAB 220 iXL (VG Scientific) mit

  • einer monochromatischen Al Kα Röntgenanode und einer TWIN Anode (Mg Kα und Al Kα-Strahlung) für Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie (XPS),
  • einer Gasentladungslampe für UV-Photoelektronen-Spektroskopie (UPS)
  • und einer Ionenquelle (Sputtern).

In der Schleuse zur Analysenkammer befindet sich eine Gaszelle, die eine Vorbehandlung der Probe mit verschiedenen Gasen bis 450 °C und einen anschließenden Transfer in die Analysenkammer ohne Luftkontakt erlaubt.

 

 

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[1] Der photoelektrische Effekt wurde 1905 von Albert Einstein erklärt. Hierfür erhielt Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik.