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Materials science
X-Ray Photoelectron Spectroscopy
XPS surface analysis of materials ranging from metals to polymers.
As the demand for high-performance materials increases, so does the importance of surface engineering. The material’s surface is its point of interaction with the external environment and other materials, and will influence factors such as corrosion rates, catalytic activity, adhesive properties, wettability, contact potential, and failure mechanisms.
Surface modification can be used to alter or improve these characteristics; surface analysis is used to understand surface chemistry and investigate the efficacy of surface engineering. From non-stick cookware coatings to thin-film electronics and bio-active surfaces, X-ray photoelectron spectroscopy is one of the standard tools for surface characterization.
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), also known as electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA), is a technique for analyzing a material’s surface chemistry. XPS can measure elemental composition as well as the chemical and electronic state of the atoms within a material.
XPS spectra are obtained by irradiating a solid surface with a beam of X-rays and measuring the kinetic energy of electrons that are emitted from the top 1-10 nm of the material. A photoelectron spectrum is recorded by counting ejected electrons over a range of kinetic energies. The energies and intensities of the photoelectron peaks enable identification and quantification of all surface elements (except hydrogen).
Surface characterization
The surface represents a discontinuity between one phase and another; the physical and chemical properties of the surface are, therefore, different from those of the bulk material. These differences affect the topmost atomic layer of the material to a large extent because a surface atom is not surrounded by atoms on all sides. This results in the surface atom having a bonding potential, which makes it more reactive than atoms in the bulk.
A surface layer is defined as being up to three atomic layers thick (~1 nm), depending upon the material. Layers up to approximately 10 nm are considered ultra-thin films, and layers up to approximately 1 μm are thin films. The remainder of the solid is referred to as bulk material. This terminology is not definitive however, and the distinction between the layer types can vary depending upon the material and its application.
Single-instrument, multi-technique XPS workflow
When you look at your sample, do you wonder which analysis technique will get you all the pertinent information you need? Is the answer usually that no one single technique will give you everything you need? To fully understand materials, you need to be able to analyze them using multiple techniques. When you use a single-instrument, multi-technique workflow, you can better expose your sample’s properties by exploring it with a combination of many techniques, including XPS, ISS, REELS, UPS, and Raman. Learn how you can get on the fast track to comprehensive surface analysis.
Surface Properties
Surface analysis contributes to the understanding of each of these areas:
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Common properties and processes as a function of material depth or thickness.
Periodic Table
Explore our information-packed knowledge base of elemental properties and XPS analysis.
Analysis Features
Explore the many applications of XPS analysis.
Webinars
Understanding XPS images and depth profiles with Avantage Software - Part 2
By watching the webinar, you will learn how to use the right tools to understand multi-level data sets, such as depth profiles and images.
Understanding Surface Chemistry with Avantage Software
This webinar is designed to offer training to current users of Avantage software and act as an introduction to those unfamiliar with it.
Surface Analysis of Thin Films
Explore a number of applications for thin film coating analysis including forensic studies, graphene, multi-layered glass, coated fabrics and photovoltaics.
Understanding Metal Surfaces and Oxides
XPS delivers chemical state information from the topmost nanometers of a sample surface, enabling you to measure passivation coatings, understand catalyst chemistries, and develop bio-compatibility coatings.
Multi-technique Surface Analysis and Cluster Ion Sample Cleaning
We present how a dual mode ion source can be used for multi-technique sample analysis, showing the importance of sample cleaning and how depth profiles can be performed.
Characterizing Polymers with XPS
This webinar covers the basics of X-ray photoelectron spectroscopy, with a special emphasis on how it can be used in the field of polymer surface analysis. X-ray photoelectron spectroscopy is a powerful technique for the chemical analysis of the surface of materials.
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Controle de processo
A indústria moderna exige alta produtividade com qualidade superior, um equilíbrio mantido por meio de um controle de processo robusto. As ferramentas SEM e TEM com software de automação dedicado proporcionam informações rápidas e em várias escalas para monitoramento e aprimoramento de processos.
Controle de qualidade
O controle de qualidade e a garantia de qualidade são essenciais na indústria moderna. Oferecemos uma gama de ferramentas de microscopia eletrônica e espectroscopia para análises multidimensionais e multimodais de defeitos, permitindo que você tome decisões confiáveis e informadas para controle e melhoria de processos.
Pesquisa de materiais fundamentais
Novos materiais são investigados em escalas cada vez menores para o máximo controle de suas propriedades físicas e químicas. A microscopia eletrônica fornece aos pesquisadores percepções importantes sobre uma ampla variedade de características materiais em escala micro a nano.
Limpeza
Mais do que nunca, a fabricação moderna necessita de componentes confiáveis e de qualidade. Com a microscopia eletrônica de varredura (SEM), a análise de limpeza de peças pode ser feita internamente, fornecendo uma ampla variedade de dados analíticos e encurtando o ciclo de produção.
Pesquisa de baterias
O desenvolvimento de baterias tornou-se possível pela análise em várias escalas com microTC, SEM e TEM, espectroscopia Raman, XPS e visualização e análise 3D digital. Saiba como essa abordagem fornece as informações estruturais e químicas necessárias para construir baterias melhores.
Pesquisa de metais
A produção efetiva de metais requer um controle preciso de inclusões e precipitações. Nossas ferramentas automatizadas podem executar uma série de tarefas críticas para a análise de metais, incluindo: contagem de nanopartículas, análise química de EDS e preparação de amostras de TEM.
Pesquisa geológica
A geociência depende da observação consistente e precisa em várias escalas de recursos em amostras de rochas. A SEM-EDS, combinada com software de automação, permite a análise direta e em larga escala da textura e da composição mineral para a pesquisa da petrologia e da mineralogia.
Petróleo e gás
À medida que a demanda por petróleo e gás continua, há uma necessidade contínua de extração eficiente e eficaz de hidrocarbonetos. A Thermo Fisher Scientific oferece uma variedade de soluções de microscopia e espectroscopia para diferentes aplicações de ciência do petróleo.
Nanopartículas
Os materiais têm propriedades fundamentalmente diferentes nanometricamente e macrometricamente. Para estudá-las, a instrumentação S/TEM pode ser combinada com a espectroscopia de raios X por energia dispersiva para obter dados de resolução nanométrica ou até mesmo subnanométrica.
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Os microtraços de evidências de cena de crime podem ser analisados e comparados usando a microscopia eletrônica como parte de uma investigação forense. As amostras compatíveis incluem fragmentos de vidro e de tinta, marcas de ferramentas, drogas, explosivos e resíduo de disparo de arma de fogo.
Pesquisa de catálise
Os catalisadores são essenciais para a maioria dos processos industriais modernos. Sua eficiência depende da composição e da morfologia microscópicas das partículas catalíticas. A EM com EDS é a técnica ideal para estudar essas propriedades.
Fibras e filtros
O diâmetro, a morfologia e a densidade das fibras sintéticas são parâmetros fundamentais que determinam a vida útil e a funcionalidade de um filtro. A microscopia eletrônica de varredura (SEM) é a técnica ideal para investigar essas características de forma rápida e fácil.
Materiais 2D
A pesquisa de materiais inovadores está cada vez mais interessada na estrutura de materiais de baixa dimensão. A microscopia eletrônica de transmissão de varredura com correção de sonda e monocromação permite a formação de imagens de alta resolução de materiais bidimensionais.
Teste de materiais automotivos
Cada componente em um veículo moderno é projetado para segurança, eficiência e desempenho. A caracterização detalhada dos materiais automotivos pela microscopia eletrônica e pela espectroscopia informa as decisões críticas do processo, as melhorias do produto e os novos materiais.
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Style Sheet for Komodo Tabs
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Para garantir o desempenho ideal do sistema, fornecemos acesso a uma rede de especialistas em serviços de campo, suporte técnico e peças de reposição certificadas.
