Chemische Oberflächenanalyse als Routineaufgabe mit voll automatisiertem Röntgen-Photoelektronen-Spektrometer

Das K-Alpha, ein komplett neu entwickeltes, kompaktes Röntgen-Photoelektronen-Spektrometer (XPS), analysiert auf Probenoberflächen bis zu einer Tiefe von etwa 10 Nanometern die atomare Zusammensetzung und die chemischen Bindungszustände der Atome. Durch automatisches Scannen erreicht man über ein bildgebendes Verfahren die linien- oder flächenhafte Darstellung kompletter Oberflächenregionen auf der Probe. Die integrierte Ionenquelle wird zur Reinigung der Probenoberfläche verwendet, jedoch auch zur gezielten Abtragung der obersten Schicht, sodass mit dieser Technik auch Tiefenprofile der betrachteten Proben erstellt werden können.

Im Vergleich zu den bisher erhältlichen XPS-Geräten ist das K-Alpha voll automatisiert und ausgesprochen leicht zu bedienen. Nur das Einlegen der Proben erfolgt manuell und kann von jedem Laboranten durchgeführt werden. Mit K-Alpha wird die XPS-Technologie zum State-of-the-Art und schafft den Wandel von der reinen Forschung zur produktionsnahen Qualitätssicherung. Sie erschließt sich nun auch jenen Anwendern, die bisher aus Kosten- oder Personalgründen Messungen an ihren funktionalen Oberflächen nicht rentabel selbst durchführen konnten.

Das K-Alpha ist als äußerst kompaktes Gerät ausgeführt. Die vom System beanspruchte Fläche wurde minimiert, alle zum Betrieb notwendigen Aggregate und Schaltschränke sind bis auf 2 Pumpen im robusten Gehäuse untergebracht. Trotz der kompakten Ausführung sind im Vergleich zu den bisherigen Systemen keinerlei Nachteile in der Leistung zu verzeichnen.

Durch den hohen Automatisierungsgrad steigt der Probendurchsatz pro System dramatisch an, sodass eine XPS-Analyse mit dem K-Alpha heute eine Frage von Minuten und nicht wie bisher von Stunden oder Tagen ist. Zusammen mit dem ausgesprochen interessanten Kaufpreis sinken die Kosten pro Messung auf ca. 50% des heutigen Aufwandes. Somit erschließt das K-Alpha auch produktionsnahe Applikationen.

Der Probenträger nimmt Proben bis zu einer Gesamtgröße von 60x60x20 mm auf. Es können zur Optimierung des Durchsatzes auch mehrere Proben gleichzeitig auf dem Probenträger montiert, in das System eingeführt und nacheinander im Batchbetrieb vermessen werden. Die eingebauten Steppermotoren positionieren den Probenträger hochgenau und zuverlässig.

Die Windows-kompatible Software "Avantage" bietet verschiedene Arbeitsmodi, die von dem vollautomatischen Modus praktisch ohne Bedieneingriff bis zum Expertenmodus reichen, in dem der Bediener den Zugriff auf alle Parameter und Einflussgrößen nutzt. Alle Mess- und Auswertevorgänge nach dem Beladen werden in der integrierten Software durchgeführt.

Die notwendigen internen, prozessrelevanten Vorgänge wie Ausheizen, Pumpen, Ventilschaltungen, etc. werden selbständig durch das System durchgeführt. Auf dem Bildschirm legt der Bediener die zur Messung notwendigen Parameter fest, definiert die Position der Probe mit Hilfe der eingebauten Kameras und startet die Messung.

Für standardisierte Messungen ist es möglich, auch diese Aufgaben vollständig zu automatisieren. Dann reduziert sich die Bedienung der Maschine auf das Einlegen der Proben und das Starten der Messung per Mausklick. Selbst die Auswertung der gemessenen Spektren kann durch die Software als Auto-Element-Identifikation und Auto-Element-Quantifizierung erfolgen, in welche die Entwickler ihr gesamtes Applikations-Know-How integriert haben.

ThermoFisher Scientific unterstützt Anwender durch seine Applikationslabors und stellt seinen Kunden die jahrzehntelange Praxiserfahrung bei der Entwicklung einer Messaufgabe zur Verfügung.

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