Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

Lösungen
L16: Fehleranalyse von Piezokeramiken mittels XPS
L16: Fehleranalyse von Piezokeramiken
mittels XPS
Probe: Stapel aus piezo-keramischem Material
– Blöcke von (40% PbTiO 3 + 60% PbZrO 3 ) durchsetzt
mit Metallelektroden (80% Ag + 20% Pd).
Problemstellung: Nach Gebrauch (bei dem
hohe elektrische Felder angewendet werden) tritt
ein Versagen des piezo-keramischen Stapels auf.
Senkrecht zu den Elektroden sind einige farbige
Bereiche auf den keramischen Blöcken sichtbar,
die auf Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung
der Keramiken hindeuten.
Analyse-Ergebnisse: Abb. 1 zeigt Röntgen-
Photoelektronen(XPS)-Übersichtsspektren einer
defekten Probe (Abb. 1a) und einer intakten Referenzprobe
(Abb. 1b); letztere wurde keinen hohen
Spannungen ausgesetzt. Mg-K α -Röntgenstrahlung
wurde für die Anregung der Photoemissionsspektren
verwendet.
Beide XPS-Spektren zeigen charakteristische
Rumpfniveau-Peaks, die den der Keramik zugrundeliegenden
Elementen Pb, Zr, Ti und O zugeordnet
(a)
(a)
(b)
(b)
Abbildung 1:
XPS-Übersichtsspektren einer defekten
(a) und einer intakten piezo-keramischen
Probe (b).
Abbildung 2:
Pb-4f-Rumpfniveauspektren einer defekten
(a) und einer intakten piezo-keramischen
Probe (b). Die metallischen
und oxidischen Komponenten sind
angegeben.
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005