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Chemical Contrast Imaging (CCI-AFM)

 

Um aussagekräftige Informationen über Oberflächen und Oberflächenprozesse zu erhalten, genügt häufig die bloße Information über die Oberflächentopographie und Oberflächenrauhigkeit nicht. Insbesondere auf heterogenen Oberflächen ist eine Kontrastierung der chemischen Oberflächenbeschaffenheit bzw. der lokalen Materialeigenschaften unerlässlich.

Hier gelangt das neu entwickelte und zum Patent angemeldete Verfahren des Chemical Contrast Imaging zum Einsatz. Mittels einer feinen, hochfrequenten Spitze-Probe-Oszillation von oft nur wenigen Atomdurchmessern Amplitude lassen sich kleinste Variationen in der Spitze-Probe-Wechselwirkung nachweisen und damit feinste Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit mit Ortsauflösung im Nanometerbereich abbilden. Selbst wenn örtlich bei der Probenoberfläche nur ein Bruchteil der obersten Atomlage chemisch modifiziert ist, lassen sich solche ortsabhängigen Variationen in der Oberflächenbeschaffenheit der Probe meist mühelos nachweisen.

Simultan werden dabei beim Chemical Contrast Imaging zwei Bilder aufgenommen:

(i) das Bild der dreidimensionalen Oberflächentopographie und

(ii) das Bild des chemischen Kontrastes. Topographischen Strukturen können so unmittelbar Variationen in der Oberflächenzusammensetzung und den Oberflächeneigenschaften zugeordnet werden.

 

Die Liste der möglichen Anwendungsgebiete ist lang. Im folgenden seien nur wenige Beispiele aufgezählt:

• Im Bereich der Tribologie können Verschleißprozesse quantitativ untersucht und lokale Inhomogenitäten in den Materialeigenschaften nachgewiesen werden.
  
  
• Bei Kompositen und Nanokompositen kann nachgewiesen werden, wo sich die eine und wo die andere Materialkomponente auf der Oberfläche befindet.
  
  
• Bei Oberflächenbeschichtungen und Veredelungen können Schwachpunkte und Fehlstellen bis hinab zur Nanometerskala detektiert werden.
  
  
• Abscheidungen von Fremdstoffen auf Oberflächen, wie sie im Produktionsprozess häufig zu beobachten sind, verändern die Oberflächeneigenschaften und beeinflussen stark die nachfolgenden Reaktionsschritte. Solche Abscheidungen von Fremdstoffen auf Oberflächen lassen sich selbst bei Ausdehnungen von nur wenigen Nanometern noch gut nachweisen und bildgebend darstellen.