GDOES
Technologie
Glimmentladungs-
spektroskopie
Die Glimmentladungsspektroskopie, auch GDOES genannt, ist eine präzise Methode zur Analyse von metallischen und nichtmetallischen Feststoffen. Mit ihr lassen sich Elementzusammensetzung, Schichtdicke, Schichtstruktur sowie Konzentrationsgradienten untersuchen. Das Verfahren verwendet ein Plasma zur Anregung der Proben und analysiert das emittierte Licht, um qualitative und quantitative Informationen über die Elemente in der Probe zu erhalten.
Kurz erklärt
Vereinfachtes
Funktionsprinzip
Die Probe wird in die Glimmentladungsquelle eingesetzt, wo sie direkten Kontakt zur Kathode hat, sie wird also selbst als Kathode geschaltet.
Während der Analyse befindet sich in der Glimmentladungsquelle Argongas unter niedrigem Druck (0,5 hPa bis 10 hPa). Zwischen der Anode und der Probe (≙ Kathode) wird eine hohe Gleichspannung angelegt. Dadurch werden Elektronen an der Probenoberfläche freigesetzt und in Richtung der Anode beschleunigt.
Die Elektronen gewinnen dabei kinetische Energie, die sie durch inelastische Stöße mit Argon-Atomen wieder abgeben. Als Folge der Stöße werden Argon-Atome ionisiert, es entstehen Argonkationen und weitere freie Elektronen. Die Dichte der Ladungsträger nimmt durch diesen Lawineneffekt zu, das isolierende Argongas wird leitend und es entsteht ein Plasma (eine Mischung aus neutralen Gasatomen und freien Ladungsträgern).
Die Argonkationen werden zur Probenoberfläche hin beschleunigt, da dort ein hohes negatives Potential herrscht. Beim Auftreffen auf die Probenoberfläche übertragen die Argonkationen ihre kinetische Energie auf die dort sitzenden Atome und so werden diese aus der Probe herausgeschlagen. Dieser Prozess wird als Kathodenzerstäubung oder Sputtern bezeichnet. Der Abbau der Probenoberfläche erfolgt dabei planparallel.
Die herausgeschlagenen Probenatome diffundieren ins Plasma und werden dort durch Zusammenstöße mit energiereichen Elektronen in einen energetisch angeregten Zustand versetzt. Beim Zurückfallen in den Grundzustand emittieren die Atome Licht, das für jedes Element ein charakteristisches Wellenlängenspektrum aufweist.
Das emittierte Licht gelangt über den Eintrittsspalt auf ein holographisches Gitter und wird von dort aus je nach Beugungswinkel der Wellenlängen auf die verschiedenen Detektoren geleitet und registriert.
Die Intensität der einzelnen Linien ist proportional zur Konzentration des entsprechenden Elements im Plasma. Elektrisch nicht leitende Materialien: Bei Verwendung einer hochfrequenten Wechselspannung zur Plasmaerzeugung können auch nichtmetallische Proben untersucht werden.
Die GDA-Geräteserie