Introducción
El Análisis de Superficies es una disciplina que involucra múltiples parámetros por lo cual para identificar el estado de la superficie de una muestra sólida se requiere la aplicación combinada de varias técnicas.
La función principal del Servicio de Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X (SXPS) de la ULL es la espectroscopía XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy), que da información cualitativa y cuantitativa sobre la composición química de la superficie de la muestra. Consiste en irradiar la muestra con rayos X y analizar los fotoelectrones emitidos. La energía de los mismos es característica del orbital del que proceden, permitiendo identificar los elementos presentes en la superficie, cómo están afectados por su entorno químico (tipo de enlace, por ejemplo) y estimar la composición relativa de la superficie.
Común a todas las técnicas de análisis superficial está la necesidad del sistema de trabajar en condiciones de ultra alto vacío (UHV), con presiones tan bajas como 9 x 10-10 mbar. La razón para ello radica en la exigencia de no contaminar la superficie a analizar y permitir que las partículas cargadas emitidas por la misma lleguen al analizador.
Aplicaciones
Por las características del equipo, el SMAS está destinado a muestras sólidas, preferentemente no reactivas en condiciones de UHV, tanto conductoras como no conductoras eléctricas. Las muestras pueden presentarse en forma compacta o en polvo, y es preferible que no superen los 10 x 10 mm² de superficie ni los 10 mm de grosor.
El SXPS ofrece aplicaciones especializadas que pueden ser útiles en distintas áreas de investigación y desarrollo, así como en aplicaciones industriales, biomédicas, patrimonio artístico y criminalística forense entre otras. Es por ello que el análisis de superficies tiene aplicación en una amplia variedad de materiales:
- Conductores
- Semiconductores
- Aislantes
- Metales
- Biomateriales
- Polímeros
- Cerámicos
- Minerales
- Materiales compuestos
Equipamiento:
El equipo principal es una plataforma de análisis de alto rendimiento, el ProvenX-PS de SPECS, un sistema XPS que incluye los siguientes componentes:
- Cámara de análisis de µ-metal con campo magnético residual inferior a 0.5 µT equipada con una cámara de observación de alta resolución y un puntero láser para un alineamiento preciso de las muestras.
- Manipulador de portamuestras de 4 ejes, con capacidad de enfriamiento mediante nitrógeno líquido y calentamiento por haz de electrones.
- Analizador de electrones e iones PHOIBOS 150, que ofrece un ángulo de aceptación de hasta ±15°, con un detector AD-CMOS.
- Monocromador FOCUS 500 para UHV, con una fuente de rayos X de ánodo dual (Al/Ag).
- Neutralizador de carga para muestras, con corrientes de haz estables de 0 a 500 eV.
- Fuente de iones para la limpieza de muestras en UHV.
Financiación
Esta infraestructura científica está disponible en el Servicio de Espectroscopía de fotoelectrones producidos por rayos X (SPXS) adscrito al Servicio General de Apoyo a la Investigación (SEGAI) de la ULL gracias al proyecto MINERVA FDCAN 2024.
