Thermische Desorptionsspektroskopie

TESS

Das Experiment TESS (Thermische Effusionsspektroskopie Setup) erlaubt es, Proben im Ultrahochvakuum auf unterschiedliche Arten zu heizen. Gasförmige Bestandteile werden mobilisiert und können mittels eines Massenspektrometers nachgewiesen und quantifiziert werden. Die Methodik wird hauptsächlich zum Nachweis von Deuterium eingesetzt. Anders als die Kernreaktionsanalyse erhält man zwar keine Tiefeninformation, kann jedoch die in der Probe enthaltene Gesamtmenge an Deuterium nachweisen – selbst wenn das Deuterium aus größeren Tiefen der Probe stammt, zu denen die Kernreaktionsmethode keinen Zugang mehr erlaubt.

Gleichzeitig lernt man aus der Temperatur, bei der das Deuterium die Probe verlässt, etwas über die Bindungsenergie und damit indirekt über die Defekte, in denen das Deuterium gespeichert war.

Eine Besonderheit stellt die mögliche UHV-Verbindung zum Hochtemperaturofen ROST dar. Sie erlaubt Desorptionsmessungen bis zu 3200 K Probentemperatur. Des Weiteren erlaubt ein hochauflösendes Massenspektrometer die Trennung von Deuterium (4.028204 amu) und Helium (4.002600 amu) mit einem Massenunterschied von lediglich 26/1000 atomaren Masseneinheiten.

1.
Jacob, W.; Dürbeck, T.; Schwarz-Selinger, T.; von Toussaint, U.: Bonding States of Hydrogen in Plasma-Deposited Hydrocarbon Films. Journal of Carbon Research 6 (1), 3 (2020)
2.
Salancon, E.; Dürbeck, T.; Schwarz-Selinger, T.; Genoese, F.; Jacob, W.: Redeposition of amorphous hydrogenated carbon films during thermal decomposition. Journal of Nuclear Materials 376 (2), S. 160 - 168 (2008)

 

ROST

Das Experiment ROST (Radiofrequency Oven for Solubility Tests) nutzt eine induktive Heizung mit Frequenzen zwischen 20 und 100 kHz, um Prüflinge in einem doppelwandigen, wassergekühlten Quarzglaskolben kontrolliert auf bis zu 3200 K zu erhitzen. Ursprünglich entwickelt um die Löslichkeit von Wasserstoffisotopen in Wolfram zu bestimmen, kann der Aufbau vielseitig eingesetzt werden. Er erlaubt z.B. das ‚Einfrieren von Defekten‘ (Quenchen) in metallischen Proben durch Abkühlen in Inertgasatmosphäre. Durch die Verbindung mit dem Vakuumsystem von TESS kann dessen Massenspektrometer und Kalibriergaseinheit zur thermischen Desorptionsspektroskopie bis zu extrem hohen Temperaturen genutzt werden, wie es z.B. für die Freisetzung von Helium aus Wolfram notwendig ist.

3.
Holzner, G.; Schwarz-Selinger, T.; Dürbeck, T.; Toussaint, U. v.: Solute diffusion of hydrogen isotopes in tungsten – a gas loading experiment. Physica Scripta 2020 (T171), 014034 (2020)
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