Oppervlakteanalyses

Oppervlakteanalyses verwijzen naar een verzameling analytische methoden die gericht zijn op de karakterisering van de buitenste laag van materialen. De diepte van analyse ligt doorgaans in de orde van enkele nanometer tot tientallen nanometer, afhankelijk van de gebruikte techniek. De doelstelling is inzicht te krijgen in de chemische samenstelling en toestand van het oppervlak, de aanwezigheid van contaminatie, de dikte van oppervlaktelagen en de fysieke eigenschappen zoals ruweheid en reactiviteit.

Veelgebruikte technieken omvatten X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) voor de elementaire samenstelling en chemische toestand in de bovenste nanometers; Auger Electron Spectroscopy (AES); Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) voor diepteprofilering; Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), vaak met attenuated total reflectance (ATR-FTIR), voor bindingen en functionele groepen; Raman-spectroscopie; Scanning Electron Microscopy (SEM) met energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) voor oppervlakte-structuur en samenstelling; Atomic Force Microscopy (AFM) en Scanning Tunneling Microscopy (STM) voor topografie op nanoschaal; Ellipsometrie voor dun-film dikte en optische constants; X-ray Reflectivity (XRR) voor dunne films en interface-kenmerken; en metingen zoals contacthoekmetingen voor natteigenschappen en profilometrie voor hoogte en ruweheid.

Interpretatie en beperkingen: de verkregen gegevens moeten worden geïnterpreteerd in relatie tot het onderzoeksdoel en met aandacht voor artefacten, vervuiling en beperking van diepteprofilering; vaak is een combinatie van technieken en calibratie nodig voor een betrouwbaar oppervlaktebeeld.

Toepassingsgebieden omvatten onder meer materiaalwetenschap en coatings, katalyse, biomaterialen, corrosieonderzoek, halfgeleiders en geologie.