Glimmentladungsspektroskopie (GDOS) Sascha Reinecke

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    06-Apr-2015
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  • Folie 1
  • Glimmentladungsspektroskopie (GDOS) Sascha Reinecke
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 2 Einleitung Funktionsweise und Eigenschaften -Kathodenzerstubung bzw. Sputtern -Analyse und Auswertung -Vor- und Nachteile Anwendungen Zusammenfassung Quellen bersicht
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 3 engl. Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy (GDOS/GDOES) Spektroskopisches Verfahren quantitative Analyse von Metallen und anderen auch nichtmetallischen Feststoffen Analyse von Schichtaufbauten ebenfalls mglich Namensgebung aufgrund der Glimmentladung bei der Plasmabildung Einleitung
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 4 1967 entwickelt von Dr. Grimm in Hanau zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung metallischer Werkstoffe 1973 erstmaliger Einsatz zur Tiefenprofilanalyse 1987 von Richard Passetemps (Renault) angepasst fr hochfrequente Wechselspannung Zu Beginn der 90er Jahre deutliche Verbesserungen durch Dr. A. Bengtson Einleitung
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 5 Die (leitende) Probe dient durch die Beschaltung als Kathode. In die vakuumierte Kammer werden Argonatome eingefllt, welche durch Ste mit freien Elektronen ionisiert werden (Plasmabildung). Aufgrund des Potentialunterschiedes werden die Ionen zur Probe hin beschleunigt. Bei ausreichend hoher kinetischer Energie erfolgt Kathodenzerstubung Funktionsweise (I)
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 6 Herausgeschlagene Atome werden v.a. durch Elektronenste im Plasma angeregt und senden durch Abregung entsprechende Photonen aus Photonen gelangen aus einem Fenster und knnen analysiert werden Bei nichtleitenden Proben ist eine hochfrequente Wechselspannung zur Plasmaerzeugung ntig Funktionsweise (II)
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 7 Gitter und Ein- sowie Austrittsspalte befinden sich auf einem Rowlandkreis im Paschen-Runge-Aufbau Gitter ist konkav gewlbt Befinden sich Gitter und Eintrittsspalt auf einem Kreis (Rowlandkreis), so erfolgt die Abbildung der dispergierten Wellenlnge ohne zustzliche optische Instrumente. Auswertung der Wellenlngen und Intensitt erfolgt nun ber z.B. Photomultiplier Messung aller char. Wellenlngen erfolgt dabei gleichzeitig Funktionsweise (III)
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 8 Zuordnung zu bestimmten Elementen erfolgt durch vorherige Kalibrierung mit bekannten Proben und anschlieendem Vergleichen Bei Tiefenprofilanalyse Bercksichtigung der nderung der Sputterrate durch unterschiedliches Probenmaterial ntig Transformation des zeitaufgelsten Intensittsverlaufs in einen tiefenabhngigen Konzentrationsverlaufs erfolgt mit Multi- Matrix-Kalibration Funktionsweise (IV)
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 9 Bestimmung aller Elemente mglich Niedrige Nachweisgrenze (bei Wasserstoff 1ppm) Tiefenprofilanalysen bis 100 m mglich Relativ kostengnstig und schnell (Abtragraten von bis zu 200 nm/s ) Tiefenauflsung: ca. 10 % der abgetragenen Tiefe Vorteile:
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 10 Oberflche der Probe muss absolut plan sein (seit neustem jedoch unntig) Laterale Auflsung >2 mm Verfgbarkeit von Eichstandards noch gering Nachteile:
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 11 Beurteilung der Qualitt von z.B. galvanischen Nickelberzgen Anwendungen Bestimmung von Fehlern bei der Produktion
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 12 GDOS: Sputtern und Spektralanalyse Schnelle und gnstige Mglichkeit der Oberflchenanalyse Ergebnis ist sehr genau Einsatz besonders in der Industrie, z.B. zur Qualittssicherung Zusammenfassung
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  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 13 Zusammenfassung Quellen: www.sulzerinnotec.com www.tazgmbh.com/pdf/VDI1999.pdf http://www.hs- weingarten.de/home/studiengaenge/fp_b/de/labore_institute/werkstoffpruefu ng/praktikumsversuche/spektrom/spektrom.html http://www.hs- weingarten.de/home/studiengaenge/fp_b/de/labore_institute/werkstoffpruefu ng/praktikumsversuche/spektrom/spektrom.html http://www.glow-discharge.com/
  • Folie 14
  • Glimmentladungsspektroskopie Sascha Reinecke Seite 14 Vielen Dank fr die Aufmerksamkeit! Wenn die Menschen nur ber das sprchen, was sie begreifen, dann wrde es sehr still auf der Welt sein. (Albert Einstein)