Table Of ContentMIKROCHIMICA
ACTA
ARCHIV FOR MIKROCHEMIE, SPURENANAL YSE UND
PHYSIKALISCH-CHEMISCHE MIKROMETHOD EN
JOURNAL FOR MICROCHEMISTRY, TRACE ANALYSIS,
AND PHYSICO-CHEMICAL MICRO METHODS
ARCHIVES DE MICROCHIMIE, ANALYSE DES TRACES
ET MICRO METHODES PHYSICO-CHIMIQUES
SCHRIFTLEITUNG / EDITORIAL OFFICE / REDACTEUR EN CHEF
M. K. ZACHERL -Wien
SUPPLEMENTUM V
Sechstes Kolloquium iiber metallkundliche Analyse
mit besonderer Beriicksichtigung der Elektronenstrahl-Mikroanalyse
Wien, 23. bis 25. Oktober 1972
MIT 272 ABBILDUNGEN
AUSGEGEBEN 1M FEBRUAR 1974
1974
SPRINGER-VERLAG
WIEN . NEW YORK
"Mikrochimica Acta"
Offizielles Organ der Osterreichischen Gesellschaft
fur Mikrochemie und Analytische Chemie
Herausgegeben von I Editorial Board I Publie par
E. Abrahamczik, Ludwigshafen a. Rh. T. S. Ma, New York
H. K. Alber, Springfield W. C. McCrone, Chicago
R. Belcher, Birmingham H. Malissa, Wien
R. A. Chalmers, Aberdeen W. Merz, Ludwigshafen a. Rh.
C. Duval, Paris E. Pungor, Veszprem
F. Hecht, Wi en H. Spitzy, Graz
A. J. Hegedus, Budapest A. L. Thompson, Montreal
K. F. J. Heinrich, Washington K. Togel, Karlsruhe
G. Kainz, Wien H. Weisz, Freiburg i. Br.
W. Kirsten, Uppsala Ph. W. West, Baton Rouge
A. Lacourt, Bruxelles M. L. Willard, University Park
R. Levy, Paris C. L. Wilson, Belfast
H. Lieb, Graz M. K. Zacherl, Wien
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insbesondere die der Dbersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von
Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem
oder ahnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen,
bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten.
@ 1974 by Springer-Verlag/Wien
Library of Congress Catalog Card Number 74-1026
ISBN-13: 978-3-211-81194-8 e-ISBN-13: 978-3-7091-8351-9
DOl: 10.1007/978-3-7091-8351-9
Inhaltsverzeichnis
Seite
Hein, W. Zur Frage der gunstigsten Anregungsspannung bei der Elek-
tronenstrahl-Mikroanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
On the Most Advantageous Excitation Voltage for Microprobe
Analysis
Hehenkamp, Th., und J. Boeker. Zur Frage der Bestimmung des Unter
grundes bei del' quantitativen Mikroanalyse.................... 29
The Analysis of the Background in Quantitative Analysis
Schaaber, 0., und H. Vetters. Chemical Shift bei Verbindungsbestim
mungen mit der Mikrosonde .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47
Chemical Shift in the Investigation of Compounds with the Micro
probe
Zaminer, Ch., und B. Bottcher. Beriihrungslose Temperaturmessung an
elektronenbestrahlten Targets in der Mikrosonde . . . . . . . . . . . . . . . .. 57
The Measurement of Temperature in Electronirradiated Targets in
Microprobes without Touching Them
Baumgartl, S., P. L. Ryder und H.-E. Biihler. Die Bestimmung der
Nachweisgrenze dunner Schichten auf einem Substrat . . . . . . . . . .. 69
The Determination of the Detection Limit of Thin Layers on a
Substrate
Hantsche, H., und P. Koschnik. Zur quantitativen Bestimmung diinner
Metallaufdampfschichten mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde .... 73
The Quantitative Determination of Thin Metallization Layers by
Means of Micro Probe Analysis
IV Inhaltsverzeichnis
Schaaber, 0., und H. Vetters. Einsatz der Probenstromsteuerung bei
der Mikroanalyse von Briichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99
Application of Control of Current from a Probe in the Micro
analysis of Cracks
Staska, E., R. Bloch und A. Kulmburg. Untersuchungen an Fe-Cr-C-
Legierungen mit Molybdanzusatzen ............................ 111
Investigations on Fe-Cr-C-alloys Containing Molybdenum
Bloch, R., H. Straube und E. Plockinger. Einflug der erstarrungsbeding-
ten Chromseigerung auf die Kohlenstoffverteilung ................ 129
Effect on the Partition of Carbon of the Separation of Chromium
Caused by Freezing
Bruch, J. Die Anwendung der Mikrosonde und von Isolierungsverfahren
zur Erfassung primarer und sekundarer calciumhaltiger Desoxyda-
tionsprodukte im Stahl ....................................... 137
The Use of Microprobes and of Separation Procedures to Investigate
Primary and Secondary Calcium-containing Deoxidation Products in
Steel
Spies, H.-J. Die Bestimmung von Calzium-Silikat-Einschliissen im Stahl.
Diskussionsbeitrag zum Vortrag von ]. Bruch ................... 147
Engelke, H., und G. Tomand!. Eine Methode zur Verhinderung unzu
lassiger Probenerwarmung, zur Verbesserung der Zahlstatistik sowie
ein Korrekturverfahren zur Bestimmung kleiner Diffusionskoeffizien-
ten bei Mikrosondenmessungen ................................ 149
An EMPA Technique for the Prevention of Undesirable Heating of
Samples, for the Improvement of Counting Statistics, and a Cor
rection Procedure for Small Diffusion Coefficient Measurements
Liischow, H.-M., und K. Schaefer. Aufbau und Anwendung einer
Elektronenstrahlmakrosonde .................................. 161
Construction and Use of an Electron-Beam Macroprobe
Kulmburg, A. Moglichkeiten zur Darstellung des Gefiigeaufbaues .... 181
The Representation of Structural Constitution
Spies, H.-J. Moglichkeiten zur Darstellung der Gefiigehomogenitat.
Diskussionsbeitrag zum Vortrag von A. Kulmburg ............... 207
Inhaltsverzeichnis v
Ullrich, H.-J., und H. Schreiber. Fortschritte auf dem Gebiet der Kossel-
T echnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 209
Advances in the Field of the Kossel Method
Weinke, H. H., H. Malissa, jun., F. Kluger und W. Kiesl. Korrektur-
programm fur quantitative Elektronenstrahlmikroanalyse ........ 233
A Computer Program for Correction of Electron Microprobe
Data
Taffner, K., und G. VoK Automatische Datenausgabe und Datenver-
arbeitung an einer Elektronenstrahlmikrosonde .................. 257
The Automatic Display and Working-Up of Data from an Electron
Beam Microprobe
Cadaj, W. PETRDAT A - ein Programmiersystem zur Korrektur von
Mikrosonden-Silikatanalysen und Berechnung von mineralischen und
petrographischen Daten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 267
PETRDATA - A Program for Correcting Silicate Analysis by
Microprobes, and Calculating Mineralogical and Petrographic
Data
Wintsch, W., und W. Muster. Der Nachweis von Spurenelementen mit
der Elektronenstrahl-Mikrosonde am Beispiel von Eisen-Kohlenstoff-
Legierungen ............................................ 273
The Detection of Trace Elements in Iron-Carbon Alloys by Means of
an Electron-Beam Microprobe
Lassner, E., und F. Benesovsky. Bedeutung der Spurenphasenanalyse in
der Pulvermetallurgie ......................................... 291
On the Importance of Trace Phase Analysis in Powder Metallurgy
Sundermann, H. Elektrochemische Sauerstoffbestimmung und Thermo-
dynamik der Loslichkeit in flussigen Metallsystemen ............ 303
The Electrochemical Determination of Oxygen, and the Thermo
dynamics of its Solubility in Liquid Metal Systems
Schuffenhauer, W. Einsatz der elektrochemischen Phasenisolierung zum
Studium der Aushartevorgange einer martensitischen Fe-Ni-Mn-Le-
glerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 307
Application of Electrochemical Isolation of Phases to the Study of
the Precipitation-Hardening of a Martensitic Fe-Ni-Mn Alloy
VI Inhaltsverzeichnis
Ebel, Maria F., und H. Ebel. Photoelektronenspektrometrische Unter-
suchungen an auf Glas aufgedampften Metallschichten .......... 319
Photoelectron-spectrometric Investigations of Metal Films Evaporated
onto Glass
Ebel, H., und Maria F. Ebel. Quantitative Analyse metallischer Proben
mittels Photoelektronenspektrometrie .................. . . . . . . . .. 333
Quantitative Analysis of Metallic Samples by Means of Photo
electronspectrometry
Wernisch, J. Rontgenstreuanalyse ............................ 343
X-Ray Scattering Analysis
Mantler, M. Rontgenfluoreszenzanalytische Bestimmung von Massen-
schwachungskoeffizienten ..................................... 353
The Determination of Mass Absorption Coefficients by X-Ray
Fluorescence Analysis
Braun, P., G. Betz und W. Farber. Chemische Effekte bei der Auger-
Elektronen-Spektroskopie ..................................... 365
Chemical Effects in Auger-Electron Spectroscopy
Moenke, H., und Lieselotte Moenke-Blankenburg. Massenspektrogra
phische Laser-Mikroanalyse und emissionsspektrographische Laser
Mikroanalyse unter Schutzgas mit Hilfe des Laser-Mikrospektral-
Analysators LMA 1 .......................................... 377
Mass Spectrographic Laser Microanalysis and Emission Spectro
graphic Laser Microanalysis in Inert Gas, with the Help of the Laser
Microspectral Analyzer LMA 1
ViehbOck, F. P. Grundlagen, Grenzen und Moglichkeiten der Oberfla
chenanalyse mit Hilfe von Ionenstrahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 385
Principles, Limits, and Potentialities of Surface Analysis by Means
of Ion Beams
Dittmann, J. Beobachtungen zur Tiefeninformation der Sekundarionen-
Massenspektrometrie ......................................... 411
On Depth Information by Secondary Ion Mass Spectrometry
Inhaltsverzeichnis VII
Riidenauer, F. G., W. Steiger und R. Portenschlag. Aspekte zur qualita
tiven und quantitativen Analyse in der Sekundarionenmassenspektro-
metrie ................................................. 421
Notes on Qualitative and Quantitative Analysis in Secondary Ion
Mass Spectroscopy
Malissa, H., J. Kaltenbrunner und M. Grasserbauer. Ein Beitrag zur
Gefiigeanalyse mit der Mikrosonde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 453
On the Structure Analysis by Use of a Microprobe
Malissa, H., M. Grasserbauer und E. Hoke. Ein Vergleich zwischen
energiedispersiver und wellenlangendispersiver Elektronenstrahl-
mikroanalyse ................................................ 465
A Comparison between Energy-Disperse and Wave-Length Disperse
Electron Beam Microanalysis
Mikrochimica Acta [Wienj, Suppl. 5, 1974, 1-27
© by Springer-Verlag 1974
Gesellschaft fur Kernforschung mbH., Karlsruhe,
Institut fur Material- und Festkorperforschung
Zur Frage der giinstigsten Anregungsspannung bei der
Elektronenstrahl-Mikroanalyse*
Von
W. Hein
Mit 15 Abbildungen
(Eingegangen am 15. Januar 1973)
1. Einleitung
Bei der Rontgenfeinstrukturanalyse, die mit charakteristischer
Rontgenstrahlung arbeitet, die praktisch unter gleichen Bedingungen
wie bei der Elektronenstrahl-Mikroanalyse, nur nicht so feinfokussiert
erzeugt wird, wird im allgemeinen eine Anregungsspannung ver
wendet, die 3-4mal so grog ist wie die kritische Anregungsspan
nung. Diese Arbeitsweise stammt wohl daher, dag sich unter dies en
Bedingungen bei den fruher ublichen photographischen Aufnahme
verfahren die Linien aus dem Untergrund besonders kontrastreich
hervorheben. Es mug jedoch berucksichtigt werden, dag hier noch
etliche andere Faktoren, wie Filmempfindlichkeit, Entwicklung usw.
eine Rolle spiel en.
Immerhin hat sich bei den meisten Benutzern der Mikrosonde
die Meinung festgesetzt, dag auch bei der Elektronenstrahl-Mikro
analyse das beste Ergebnis erzielt wird, wenn die Anregungsspan
nung ca. 3-4mal so grog wie die kritische Anregungsspannung ist.
Bloch! untersucht die Nachweisgrenzen im Stahl fur verschiedene
Elemente. Er stellte fest, dag fur Si- und P-Ka sowie Mo-La die
beste Nachweisgrenze etwa bei 15 bis 18 KV Anregungsspannung
Vortrag anla/slich des 6. Kolloquiums uber metallkundliche Analyse
,f
mit besonderer Berucksichtigung der Elektronenstrahl-Mikroanalyse, Wien,
23. bis 25. Oktober 1972.
Mikrochim. Acta, Suppl. 5
2 W. Hein:
liegt. Fur Cr-, Mn-, Co-, Ni- und Cu-Ka hingegen scheint bei 30 KV
die gunstigste Anregungsspannung noch nicht erreicht zu sein. Bloch
zitiert in seiner Arbeit Jonsson2 und Rosseland3, die z. T. mit kom
plizierten Formeln die Abhangigkeit der Linienintensitat von der
Spannung berechnen. Danach lagt sich das Auftreten eines Maxi
mums der Intensitat bei einer bestimmten Spannung voraussagen.
Kulenkampf4 und Kramers5 weisen auf einen linearen Anstieg
der Intensitat der Bremsstrahlung mit der Anregungsspannung hin.
Fur Si- und P-Ka bzw. Mo-La mit einer kritischen Anregungs
spannung von 1,8, 2,1 bzw. 2,5 KV findet Bloch die beste Nachweis
grenze bei etwa 18 KV, was etwa der 7-10fachen kritischen Anre
gungsspannung entspricht. Auf die anderen Elemente Cr-Ka mit 6,
Mn-Ka mit 6,5, Co-Ka mit 7,7, Ni-Ka mit 8,3 und Cu-Ka mit 9 KV
kritischer Anregungsspannung bezogen, wurde das bedeuten, dag
die beste Nachweisgrenze zwischen 7·6 KV = 42 KV bei Cr und
10·9 KV = 90 KV bei Cu liegen wurde, Werte, die im allgemeinen
bei der Elektronenstrahl-Mikroanalyse nicht verwendet bzw. nicht
erreicht werden, da wohl nur wenige Gerate fur eine hohere Anre
gungsspannung als 50 KV ausgelegt sind.
Da entgegen der Angabe von Bloch allgemein mit der gunstigsten
Arbeitsspannung in der Hohe der 3-4fachen kritischen Anregungs
spannung gerechnet wird, entschlossen wir uns, einige Versuche zu
dies em Thema durchzufuhren. 1m Gegensatz zu Bloch, der Elemente
in fremder Matrix untersuchte, wurden unsere ersten Untersuchun
gen an reinen Standards ausgefuhrt, urn Matrixeffekte, die sehr wohl
uber Absorption, Fluoreszenz u. a. Auswirkung auf die Nachweis
grenze haben konnen, fur die Grundlagenuntersuchung auszu
schliegen.
Abhangigkeit der Intensitaten von der Anregungsspannung bei
Rontgenrohren
Bei Debye-Scherrer-Aufnahmen, die mit verschiedenen Anre
gungsspannungen aufgenommen werden, erhalt man Filme, in denen
die Interferenzlinien mehr oder weniger gut aus der Untergrund
schwarzungen hervortreten. 1m allgemeinen werden fur
Cu 30-35 KV <4X9 KV
Co 25-30 KV <4X7,7KV
Cr 25-30 KV <5 X 6 KV
als Anregungsspannung verwendet. D. h. die gunstigste Anregung
- visuell bei Filmaufnahmen betrachtet - liegt etwa bei dem 3-5-
fachen der kritischen Anregungsspannung.
Giinstigste Anregungsspannung bei der Elektronenstrahl-Mikroanalyse 3
Fuhrt man Goniometeraufnahmen mit den 3 genannten Rohren
z. B. an einem polykristallinen Au-Eichpriiparat durch, so gelangt
man zu ahnlichen Ergebnissen. Dabei wurde, wie bei der Rontgen
feinstrukturanalyse ublich, mit Filtern gearbeitet, die vor aHem die
S-N
15000 -
20 24 30 34 40 44 50 KV
40 - S-N
~ __ N
30- ~
__
20- ----~o-- ~0L- Ao -____~ 0
Abb. 1. Impulsausbeute einer Cu-Rohre bei verschiedenen Spannungen an poly
kristallinem Au-Praparat
(i-Strahlung stark schwachen. Da bei den einzelnen, an die Rontgen
rohre angelegten Spannungen durch diskontinuierliche EinsteHung
der Stromstarke nicht immer exakt die gleiche Leistung eingebracht
werden konnte, wurden die tatsachlich erhaltenen Impulsraten bei
der Cu-Rohre auf 1000 W, bei den Co- und Cr-Rohren auf 300 W
Belastung normiert. In der Kurve fur Cu (Abb. 1) - Co und Cr
ergeben ahnliche Kurven - zeigt sich in der Tat, daiS ein Maximum
erhalten wird, wenn man von der ImpuIsrate den Untergrund
1 *
