Karaktäriseringstekniker

Karaktäriseringstekniker är metoder som används för att bestämma egenskaper hos material eller system efter syntes eller bearbetning. Syftet är att bekräfta sammansättning, fas, struktur, morfologi, funktion och processer. Teknikerna kan delas in i flera kategorier: strukturella, kemiska, fysikaliska egenskaper och funktionella egenskaper. Vissa tekniker är icke destruktiva, andra invasiva eller kräver provberedning. Vissa möjliggör in situ-mätningar medan andra är ex situ.

Vanliga strukturella tekniker inkluderar röntgendiffraktion (XRD) som anger kristallfaser och nätparametrar och röntgen- eller elektronmikroskopi som ger bilder av morfologi och mikrostruktur. Elektronmikroskopi: SEM ger ytbilder och mikrostruktur; TEM ger upplösning på atomär nivå och kan samla diffraktionsinformation. AFM ger ytors topografi och lokala egenskaper.

Kemiska karaktäriseringstekniker omfattar röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS) för ytkemi och oxidationstillstånd, energidispersiv röntgenspektroskopi (EDX) för elementär sammansättning, samt Raman- och infraröd (IR) spektroskopi för molekylära bindningar. NMR och masspektrometri används för struktur och molekylvikt.

Fysiska egenskaper mäts med termiska analyser som DSC och TGA, mekaniska tester och porosimetri (BET) för yta och porer. Elektriska mätningar bedömer ledningsförmåga och elektromechaniska egenskaper. In situ-tekniker möjliggör observation under driftförhållanden, till exempel in situ XRD vid uppvärmning eller under belastning i TEM. Alla metoder kräver lämplig provberedning, kalibrering och hänsyn till provets storlek, fukt och instrumentbegränsningar.

Användningsområden omfattar materialvetenskap, kemi, fysik, biologi och miljövetenskap. Val av teknik beror på vilken information som behövs, provets natur, upplösning, känslighet, genomströmning och kostnad.