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werden, da sich Elektronen mit geringfügig anderer Energie auf einer anderen Kreisbahn im
Analysator bewegen und somit an einer anderen Stelle neben dem Detektor ankommen und
dort nicht erfasst werden können. Als Detektor fungieren sechs in Linie angeordnete Channeltrons.
Diese verstärken das ankommende Signal der Photoelektronen. Ein Channeltron besteht
aus einem Glasrohr, das im Inneren mit einer metallischen Schicht überzogen ist und an das
eine Extraktionsspannung angelegt wird. Durch die lineare Anordnung von sechs Channeltrons
nebeneinander wird die Zählrate deutlich erhöht und somit die Messzeit verkürzt.
3.1.3 Informationstiefe
Photoelektronenspektroskopie (PES) zeichnet sich durch seine große Oberflächenempfindlichkeit
aus. Dies beruht auf der geringen mittleren freien Weglänge λ der Photoelektronen in der
Probe. Die mittlere freie Weglänge der Photoelektronen ist eine Funktion der kinetischen Energie,
variiert aber nur gering für verschiedene Materialien und liegt im Bereich von ungefähr
2 nm. Die Schichtdicke kann über Gleichung (3.12) mit Hilfe der mittleren freien Weglänge
abgeschätzt werden. Dies ergibt eine maximale Informationstiefe von etwa 10 nm.
3.1.4 Chemische Analyse
Zur chemischen Analyse müssen in dem betrachteten Übersichtsspektrum alle Emissionslinien
eines Elements eindeutig bestimmt werden. Hierzu müssen die jeweiligen Emissionslinien
bei den entsprechenden Bindungsenergien auftauchen und die richtigen Intensitätsverhältnisse
zueinander aufweisen. Die Emissionslinien weißen je nach Bindungspartner chemische Verschiebungen
in Linienposition als auch Form auf. Die chemische Verschiebung gibt Aufschluss über
die Bindungsverhältnisse im Material und kann mit dem „Ladungs-Potential-Modell“, wie in
Gleichung (3.7) beschrieben, veranschaulicht werden [158]. Das Atom wird als Hohlkugel mit
dem Radius r betrachtet, auf deren Oberfläche die Ladung q i der Valenzelektronen gleichmäßig
verteilt ist. Im Innern der Kugel herrscht das Potential q i /r. Eine Ladungsänderung der Valenzelektronen
führt also näherungsweise zu einer gleich starken Änderung der Bindungsenergien
aller Rumpf-Niveaus. Der Einfluss der umgebenden Atome j, die sich in einem Abstand r ij zum
Atom i befinden, wird durch einem dem Madelungpotential ähnlichen Term berücksichtigt. E 0 i
beschreibt die Anfangsenergie und k stellt einen Proportionalitätsfaktor dar.
∑
∆E bin = E 0 q i
i
+ kq i +
(3.7)
r ij
j
3.1 Röntgen-Photoelektronenspektroskopie 37