Ionenstrahlanalytik

Für die zerstörungsfreie Untersuchung dünner Schichten haben sich die verschiedenen Techniken der Ionenstrahlanalytik immer mehr etabliert. RUBION bietet mit der breiten Palette an Ionensorten und Energiebereichen hervorragende Möglichkeiten die passende Technik zu verwenden.

RUBITEC/RUBION bieten unter anderem Rutherford-Backscattering-Spectroscopy (RBS), Nuclear Reaction Analysis (NRA), Deuteron-Induced-Gamma-Emission (DIGE) und Proton-Induced-X-Ray-Emission (PIXE) an.

Bei der Auswahl der für die jeweilige Fragestellung passenden Technik werden wir gerne beratend tätig.

Rutherford-Backscattering-Spectroscopy (RBS)

Die zu untersuchende Probe wird mit Helium-Ionen (Alpha-Teilchen) einer festen Energie bestrahlt. Ein Teil dieser Kerne wird dabei in der Probe reflektiert und in einem Detektor registriert. Aus der Analyse der Energie der rückgestreuten Teilchen können die relative Häufigkeit der Elemente sowie die Tiefenverteilung mit einer Auflösung von einigen Nanometern bestimmt werden. Diese Technologie eignet sich vor allem für Schichten von Elementen mit hoher Kernladungszahl auf einem Substrat mit niedriger Kernladungszahl.

Nuclear-Reaction-Analysis (NRA)

Die Probe wird nacheinander mit Ionen bestrahlt um eine zuvor ausgewählte Kernreaktion mit einem Atom der Probe auszulösen. Durch Variation der Energie kann der Reaktionspunkt innerhalb der Probe in die Tiefe verschoben werden. Mit Hilfe eines zu der Reaktion passenden Detektors wird eines der Reaktionsprodukte (z.B. Gamma-Strahlung) nachgewiesen. Aus der Zahl der erzeugten Kernreaktionen kann auf die relative Tiefenverteilung der gewählten Atome in der Probe geschlossen werden. RUBION ist insbesondere auf den Nachweis von Wasserstoff mit Stickstoff-15-Ionen spezialisiert.

Deuteron-Induced-Gamma-Emission (DIGE)

DIGE ist ein Spezialfall der NRA. Durch die Verwendung von Deuteronen als Ionen können in fast allen „leichten“ Elemente Kernreaktionen ausgelöst werden, die charakteristische Gamma-Strahlung aussenden. DIGE eignet sich somit zur Ergänzung von RBS, welches auf Elemente mit geringer Kernladungszahl weniger sensitiv ist.

Proton-Induced-X-Ray-Emission (PIXE)

Durch einen Protonenstrahl werden die Atome in der Probe zur Emission von Röntgenstrahlung angeregt. Für Elemente mit einer Kernladungszahl von dreizehn oder höher wird eine Sensitivität von ca. 1ppm erreicht. Im Gegensatz zu den anderen Techniken der Ionenstrahlanalytik ist bei PIXE-Untersuchungen keine Tiefeninformation verfügbar, durch den sehr stark fokussierten Ionenstrahl kann jedoch eine laterale Auflösung von wenigen µm erreicht werden.