Analyse van thermische deklagen en oxide films
Veel processen spelen zich af aan het metaaloppervlak en kritische informatie hierover is vaak niet makkelijk te verkrijgen. Daarom zijn er verscheidene technieken ontwikkeld om die informatie bij elkaar te garen. De meeste van deze gereedschappen kunnen recht toe recht aan worden gebruikt maar vaak ook op fijnzinniger wijze. Aan de hand van enkele praktijkvoorbeelden zal worden getoond hoe met AES, SIMS, RBS en XPS de nodige informatie kan worden vergaard en welke conclusie dan kunnen worden getrokken.
Thermische deklagen
Thermische deklagen worden dikwijls aangebracht op constructies ter beheersing van de warmtestroom. Zo worden de oppervlakken van thermische zonnecollectoren vaak bedekt met een materiaal dat op zeer effectieve wijze de fotonen in het zichtbare spectrum absorbeert maar de energie in het infrarood gebied niet weer uitstraalt. Zulke deklagen verhogen aldus de effectiviteit van de omzetting van zonlicht voor warm-water verhitters of voor lage-temperatuur stoomturbines voor energieopwekking. De deklagen kunnen zelfs worden gebruikt voor centrale energiecollectie met heliostaten.
Een voorbeeld van het gebruik van oppervlakte analyse voor het karakteriseren van zulke deklagen komt van Holloway, Shanker en medewerkers [1-3]. Zij maakten gebruik van XPS voor de bepaling van galvanisch neergeslagen zwarte chroomlagen, bestaande uit metallisch chroom, Cr2O3 en gehydrateerde oxiden en hydroxiden van chroom. De galvanische deklagen waren gedurende het aanbrengen geoptimaliseerd voor maximum absorptie in het zichtbare gebied en een lage uitstraling in het infrarode gebied. Met AES sputter profielen werd aangetoond dat het percentage oxide 100% bedroeg nabij het deklaag/lucht grensvlak en tot ongeveer 5 nm onder het grensvlak afnam tot waarden lopend van 90% tot 50% afhankelijk van de galvaniseer omstandigheden (het resterende percentage bestond uit metallisch chroom). Het percentage Cr2O3 bleef afnemen in de richting van het deklaag/substraat grensvlak,...