Tiefeprofile

Tiefeprofile bezeichnen in den Geowissenschaften, der Umweltforschung und der Materialwissenschaft Messreihen, bei denen eine physikalische oder chemische Größe als Funktion der Tiefe unter der Oberfläche erfasst wird. Typische Größen sind Konzentrationen von Elementen, Feuchtegehalt, Temperatur oder pH-Wert; in der Materialwissenschaft häufig auch Verteilungen von Dotanden oder Grenzschichten. Die Tiefe wird je nach Methode bestimmt, oft durch Bohrkerne, Tiefensonden oder zerstörungsfreie Messverfahren.

Anwendungsgebiete umfassen Umweltüberwachung, Bodenkunde und Geologie sowie die Materialwissenschaft. In der Umweltforschung dient das Tiefeprofil der Abbildung der Verteilung von Schadstoffen, Nährstoffen oder organischen Substanzen mit der Tiefe. In der Geologie hilft es bei der Rekonstruktion der Diagenese und der Abfolge von Gesteinsschichten. In der Halbleiter- und Werkstofftechnik unterstützen Tiefeprofile die Charakterisierung von Dotierungen, Diffusionsprozessen und Alterungsphänomenen.

Methodisch unterscheiden sich Tiefeprofile je nach Disziplin. Bodensegmente oder Bohrkerne ermöglichen punktuelle Tiefenmessungen; hochauflösende zerstörende Verfahren wie SIMS, XPS oder AES liefern Profildaten in Nanometerabständen; seismische oder georadiophile Methoden liefern indirekte Tiefenprofile. Die Auswertung erzeugt ein Profil der Messgröße gegen Tiefe, oft inklusive Kalibrierung der Tiefe und Schätzung der Auflösung.

Die Interpretation setzt Modelle zu Transport, Diffusion oder chemischer Reaktion voraus. Ein glatter Gradient deutet auf langsame Diffusion oder Homogenisierung hin, während scharfe Grenzflächen auf Diskontinuitäten oder jüngere Prozesse hinweisen. Wichtige Einschränkungen sind begrenzte Tiefenauflösung, Probenpräparation, Artefakte und Unsicherheit in der Tiefenbestimmung.

Siehe auch: Depth profiling, Tiefenprofil, Tiefenauflösung.