Zerstörungsfreie, quantitative Wasserstoff-Analytik mittels Ionenstrahlen

In der Einleitung wird das Rossendorfer Ionenstrahllabor mit allen zur Verfügung stehenden ionenstrahl-analytischen Methoden zur Elementanalyse im oberflächennahen Bereich von Festkörpern kurz vorgestellt.
Die physikalischen Grundlagen zur Wasserstoffanalytik mittels resonanter Kernreaktion (RNRA) und elastischer Rückstoßstreuung (ERDA) werden erläutert. Es werden die notwendigen Voraussetzungen zur Berechnung der H-Konzentration und – tiefenprofile diskutiert. Die folgenden Anwendungsbeispiele sollen die Leistungsfähigkeit und Grenzen beider Methoden verdeutlichen. So wird die H-Konzentration in SiO2 – Schichten untersucht, die durch nasschemische Oxidation von Si erzeugt wurden. Hierbei wird darauf hingewiesen, wie wichtig die Kontrolle eines eventuellen H-Verlustes während der Analyse ist, um Fehlmessungen auszuschließen. Die mit RNRA erreichte Tiefenauflösung von 1 nm macht die Untersuchung der H-Verteilung in ca. 10 nm dünnen ZrO2– und Al2O3-Schichten möglich. Es wird über den Versuch berichtet, H-Monolagen zu untersuchen.
ERDA am Mikrostrahl (micro ERDA) machte erstmalig die Messung von dreidimensionalen H-Verteilungen möglich, die in H-implantierten Ti-Blechen mit und ohne Biegespannung untersucht wurde.