Spektroskopie

Die folgende Aufstellung erklärt kurz das Prinzip einiger unserer Methoden der Spektroskopie. Außerdem werden exemplarisch typische Anwendungsgebiete dargestellt:

NMR (Nuclear Magnetic Resonance)

  • Die hoch auflösende NMR-Spektroskopie ist eine Methode zur detaillierten Strukturaufklärung organischer Substanzen. Die Proben werden dafür in ein starkes Magnetfeld gebracht und mit Radiofrequenzpulsen bestrahlt. Die Änderung in der Magnetisierung der Elemente (z.B. Wasserstoff und Kohlenstoff) in Abhängigkeit von ihrer chemischen Umgebung wird beobachtet. Die erhaltenen Spektren geben Auskunft über funktionelle Gruppen, Verbindungsklassen, Verhältnisse einzelner Molekülteile zueinander, über Strukturisomerien bis hin zur kompletten Struktur von Verbindungen.
  • Anwendungsgebiete: Die NMR-Spektroskopie ist anwendbar auf alle Arten organischer Verbindungen einschließlich Polymere. Gemische können quantifiziert und Verunreinigungen aufgespürt werden.

Molekülspektroskopie (IR/Raman/UV-Vis)

  • In der Molekülspektroskopie kommt es zu einer Absorption bzw. Streuung des einstrahlenden Lichtes. Diese ist charakteristisch für bestimmte Molekülfragmente. Die aufgenommenen Spektren zeigen für bestimmte Molekülbestandteile spezifische Banden, wodurch sich besonders organische Materialien identifizieren lassen.
  • Anwendungsgebiete: Analyse organischer Bauteile, Polymercharakterisierung, Schadensfallanalytik, Flecken und Verunreinigungen, Analyse von Wettbewerbsprodukten, … 

Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)

  • Das Röntgenfluoreszenzspektrometer (RFA) liefert die Elementzusammensetzung einer Probe und erlaubt den Nachweis vieler Elemente in Spurenkonzentrationen. Die Methode eignet sich sowohl für feste als auch für flüssige Proben.
  • Anwendungsgebiete: Spurenanalyse, Überprüfung von Werkstoffen auf RoHS-Konformität (Restriction on Hazardous Substances), …

Atomemissionsspektroskopie ICP-OES

  • Die ICP-OES erlaubt die Elementbestimmung in wässrigen Lösungen durch opt. Emissionsspektroskopie mittels induktiv gekoppeltem Plasma (Argon). Durch die hohe Plasmatemperatur (10.000 K) werden die zu analysierenden Verbindungen der eingesaugten Probenaerosole atomisiert und zusätzlich ionisiert. Dabei werden die Valenzelektronen auf ein energiereicheres Niveau angehoben. Beim Rückfall in den Grundzustand wird die zuvor aufgenommene Energie als spezifische Lichtenergie emittiert. Man wertet die Ionenlinien aus, da sie recht unempfindlich gegenüber Anregungsstörungen sind. Vorteile sind bessere Präzision/Reproduzierbarkeit und Nachweisgrenzen. Eine simultane Multielementanalyse von bis zu 70 Elementen ist heute Stand der Technik.
  • Anwendungsgebiete: Metall- und Umweltanalytik

Elektronenmikroskopie (REM-EDX)

  • Das Rasterelektronenmikroskop (REM) ist ein Gerät zur Abbildung von Oberflächenstrukturen. Man erhält Bilder hoher Auflösung und Tiefenschärfe. Zusätzlich kann die Verteilung verschiedener Materialien visualisiert werden. Mit Hilfe der energie-dispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) kann außerdem die lokale Elementzusammensetzung der verschiedenen Probenbereiche analysiert werden.
  • Anwendungsgebiete: Aufbau und Zusammensetzung von Bauteilen, Schadensfallanalytik, Flecken und Verunreinigungen, Analyse von Wettbewerbsprodukten, …

Oberflächenanalytik (ESCA)

  • Elektronen-Spektroskopie für Chemische Analyse (auch XPS) analysiert (semiquantitativ) die Elementzusammensetzung der obersten Nanometer (10-15 Atomlagen) von Festkörpern. Das Verfahren liefert zusätzlich Informationen über die Bindungszustände der Elemente. Das Abtragen der Schichten durch Sputtern erlaubt die Messung der Tiefenverteilung von Elementen (Tiefenprofil).
  • Anwendungsgebiete: Haftung, Benetzungsprobleme, Lackablösung, Oberflächen- und Grenzflächencharakterisierung, Korrosionsschutz, Reaktivität von Katalysatoren, …