Bild des Monats: Blick ins Röntgen-Photoelektronenspektrometer Aus dem Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA)
Unser Bild des Monats September stammt aus dem neuen Forschungszentrum für Quanten- und Nanometrologie, „Laboratory for Emerging Nanometrology“ (LENA). Genauer gesagt ist es ein direkter Blick in die Probenkammer eines der nanoanalytischen Großgeräte, dem Röntgen-Photoelektronenspektrometer (XPS). Es handelt sich dabei um eine oberflächensensitive Technik, mit der qualitative und quantitative Aussagen über die auf der Oberfläche vorhandenen chemischen Elemente sowie über deren chemische Umgebung, Bindungen und die Oxidationsstufe gemacht werden können.
Blick in die Probenkammer des Röntgen-Photoelektronenspektrometers (XPS) im LENA, das zum Beispiel in der Biomedizintechnik genutzt wird. Bildnachweis: Markus Hörster/TU Braunschweig
Das XPS wird zum Beispiel in der Biomedizintechnik genutzt. Im Rahmen der Forschungsgruppe „FOR 2180 Gradierte Implantate“ beschäftigt sich Sarah Oehmichen aus dem Institut für Technische Chemie mit der Oberflächenoptimierung von polymerbasierten Implantaten. Es handelt sich dabei um elektrogesponnene Fasermatten, die sowohl auf klassisch-chemische Weise als auch durch Plasmabehandlung modifiziert wurden. Die XPS-Methodik wird hier angewendet, um den Erfolg der jeweiligen Modifizierung nachzuweisen und Ergebnisse aus anderen Untersuchungen, zum Beispiel aus Zelltests, besser verstehen und einordnen zu können. Dies geschieht im Hinblick auf die Entwicklung eines Implantates für den Sehnen-Knochen-Übergang in der Schulter. Ein anderes Anwendungsfeld ist die Batterieforschung, da hier die Analyse von Materialeigenschaften an Oberflächen- und Grenzflächen eine wesentliche Rolle spielt.
Technische Details
Der neue Messaufbau im LENA ist so ausgestattet, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die standardmäßige Informationstiefe dieser Technik von 10 nm (bei monochromatisierter Al K-alpha mit 1486eV) durch winkelaufgelöste Messungen auf die äußersten 1-3 nm der Probenoberfläche reduzieren bzw. durch die Verwendung eines anderen Anodenmaterials auf bis zu 15-20 nm vergrößern können. Mit Hilfe einer Arn+ Gas Cluster Ionenquelle können Tiefenprofile aufgenommen werden, die es dann ermöglichen, noch deutlich tiefer in die Probe hineinzuschauen. Neben XPS sind u.a. noch weitere Messmodi wie UPS, ISS, AES, SEM und SAM möglich.
