Michael Kopnarski | TU Kaiserslautern (original) (raw)

Papers by Michael Kopnarski

Forschung im Ingenieurwesen, 2021

Im Rahmen dieses Beitrags werden Ergebnisse einer Untersuchung an feststoffgeschmierten Wälzlager... more Im Rahmen dieses Beitrags werden Ergebnisse einer Untersuchung an feststoffgeschmierten Wälzlagern vorgestellt. Betrachtet werden dabei Lager, welche einen speziellen, modifizierten Käfig verwenden. Die Käfigtaschen des Käfigs dienen dabei, zusätzlich zu ihrer ursprünglichen Funktion, der Führung der Wälzkörper, als Schmierstoffdepot. Es werden zunächst Prüfaufbau und die Versuchsbedingungen erläutert und in diesem Zusammenhang wird gezeigt, dass der in diesem Beitrag verwendete Aufbau, verglichen mit dem Aufbau vorangegangener Arbeiten, eine deutlich reduzierte Streuung aufweist. Als eine nicht zu vernachlässigende Fehlerquelle bei der gravimetrischen Bestimmung des Käfigtaschenverschleißes wurde das hygroskopische Verhalten des Polymercompounds identifiziert. Einer Verfälschung dieser Messergebnisse durch die unkontrollierte Feuchtigkeitsaufnahme aus der Umgebung, muss durch einen zeitlich vorgelagerten Trocknungsprozess unter definierten Bedingungen vorgebeugt werden. Zudem wird ...

Mikrochimica Acta, Jan 5, 2000

Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properti... more Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properties in various ®elds of technology. The speci®c properties strongly depend on the concentration of oxygen and nitrogen in the ®lms. For the quantitative analysis of homogeneous silicon-and aluminium oxynitride ®lms, EPMA has been proven a very reliable and precise method of analysis. In order to characterise ®lms with graded composition or interface effects between the ®lm and the substrate it is necessary to use sputter depth pro®ling techniques such as SIMS, hf-SNMS, AES, or hf-GD-OES. Unfortunately, stoichiometric silicon-and aluminium oxynitride ®lms are insulating and therefore charge compensation has to be applied.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2014

ABSTRACT Wegen ihres quantitativen Charakters und der erzielbaren hohen Tiefenauflösung ist insbe... more ABSTRACT Wegen ihres quantitativen Charakters und der erzielbaren hohen Tiefenauflösung ist insbesondere die Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie (SNMS) ein geeignetes Verfahren zur Charakterisierung von Pulvern, Stäuben und anderen Partikelproben. Es wird gezeigt, welchen Beitrag die Methode leisten und wie man bei der Analyse von Partikelproben vorgehen kann. Nach einer kurzen Einführung in das Messprinzip von SNMS erläutern wir anhand ausgewählter Beispiele einige Besonderheiten im Zusammenhang mit der Analyse von Partikelproben. Schließlich wird gezeigt, wie ohne Lateralauflösung sogar nanoskalige Partikel im Größenbereich von nur einigen Nanometern untersucht werden können.Secondary Neutral Mass Spectrometry (SNMS) for characterization of powder and particles.Due to its quantitative character and the attainable high depth resolution in particular Secondary Neutral Mass Spectrometry (SNMS) is an appropriate technique for the characterization of powder, dust and particle carrying sample surfaces. The basic principles and the figures of merit are elucidated and selected examples are chosen to demonstrate the application of the method in the field of particle analysis. Although plasma based SNMS does not provide any lateral resolution for the investigation of single particles it is shown that the excellent depth resolution of the method enables the quantitative characterization of even nanoscale particles.

Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 1997

ABSTRACT

Surface and Coatings Technology, 2013

ABSTRACT High power pulsed magnetron sputtering (HIPIMS) is a technical description of a coating ... more ABSTRACT High power pulsed magnetron sputtering (HIPIMS) is a technical description of a coating approach that utilizes enhanced ionized sputtering. HIPIMS pulsing can be performed in a large number of ways resulting in widely different plasma conditions, causing inconsistency and lack of repeatability of results. The present paper discusses this issue and suggests two important parameters that, once defined, could bring more consistency to the HIPIMS process, namely magnetic field strength and unbalance, and pulsing configuration. As illustrative examples, the effects of the pulsing and the magnetic field configurations on the growth and the properties of CrN coatings are presented. The methodology used to optimize the HIPIMS conditions is then implemented during the deposition of TiN for hard coating applications, which are then compared to state-of-the-arc arc evaporated TiN. It is shown that application-specific process-designed HIPIMS can result in superior coatings. The paper argues that the proper use of HIPIMS could only be when the sought results as well as the HIPIMS configuration are well defined.

Microchimica Acta, 2000

Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properti... more Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properties in various ®elds of technology. The speci®c properties strongly depend on the concentration of oxygen and nitrogen in the ®lms. For the quantitative analysis of homogeneous silicon-and aluminium oxynitride ®lms, EPMA has been proven a very reliable and precise method of analysis. In order to characterise ®lms with graded composition or interface effects between the ®lm and the substrate it is necessary to use sputter depth pro®ling techniques such as SIMS, hf-SNMS, AES, or hf-GD-OES. Unfortunately, stoichiometric silicon-and aluminium oxynitride ®lms are insulating and therefore charge compensation has to be applied.

Advanced Engineering Materials, 2013

ABSTRACT Composite bearings are normally produced with a layer of sintered bronze between the pol... more ABSTRACT Composite bearings are normally produced with a layer of sintered bronze between the polymer coating and the metallic substrate, but omitting the extra bronze layer would reduce cost and manufacturing complexity. In this work, thermal impact welded metal-polymer composite specimen without sintered bronze layer are shaped to U-half shells to test them in a tribological test set up that is similar to the situation in a bearing. Wear rates and friction coefficient are measured for different pressure and velocity combinations. The effects of the shaping and their influence on wear behavior are examined by surface analysis, e.g., with SEM. Beside those shaping effects the heat balance is a very important influencing parameter on friction and wear behavior.

Vakuum in Forschung und Praxis, 1998

ABSTRACT

Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 1997

ABSTRACT

Materials Science Forum, 1998

ABSTRACT

Dokladi Na B Lgarskata Akademiâ Na Naukite, 2007

Mikrochimica Acta, 1987

Three different operation modes of secondary neutral mass spectrometry have been applied for bulk... more Three different operation modes of secondary neutral mass spectrometry have been applied for bulk and depth profile analysis of various insulators and insulating surface layers. Sample charging by ion bombardment has been compensated by different experimental techniques.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2013

ABSTRACT Die Atomsonden – Tomografie gewinnt vor allem mit Blick auf die ständig steigenden Anfor... more ABSTRACT Die Atomsonden – Tomografie gewinnt vor allem mit Blick auf die ständig steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Analyseverfahren in der Nanotechnologie in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung. Die heute verfügbaren Präparations‐ und Analysegeräte gestatten den Einsatz der Atomsonden‐Tomografie auch für technische Proben und bieten die einzigartige analytische Möglichkeit, die quantitative und hochempfindliche Analyse der chemischen Materialzusammensetzung mit der dreidimensionalen Erfassung der zugehörigen Elementverteilungen zu verknüpfen und dabei eine atomare Tiefen‐ und Lateralauflösung zu erreichen. Die Methode ist deshalb hervorragend geeignet, um die Zusammensetzung und Morphologie in kristallinen und amorphen Materialien und Nanostrukturen zu untersuchen und birgt enormes Potential für die Forschung und Entwicklung im Bereich der Materialwissenschaften. Der erste Teil des Beitrags über die moderne Atomsonden – Tomografie zeigt die Entwicklung der Technik von den Anfängen in den fünfziger Jahren des vorigen Jahrhunderts bis zu den heute kommerziell verfügbaren Geräten auf und geht dabei auch kurz auf die physikalischen und technisch‐instrumentellen Grundlagen des Verfahrens ein. Schwerpunkt des zweiten Teils werden ausgewählte aktuelle Anwendungsbeispiele sein, anhand derer Möglichkeiten, aber auch die Grenzen der Technik erläutert werden.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2013

Conference Papers in Science, 2015

ABSTRACT Wear in chain joints leads to an increased clearance and thus an elongation of the entir... more ABSTRACT Wear in chain joints leads to an increased clearance and thus an elongation of the entire chain which determines the lifetime of the chain. This particularly applies for chains that are used in timing chain drives. The aim of this study was to investigate especially the influences of lubricant additives and a contamination with carbon black on the tribological behavior of chain joint components and to correlate these influences to observable changes in topographical and chemical surface properties. A precisely defined contact and load situation is essential for generating a comparable series of samples for surface analyses. To meet this requirement, chain joint component samples from tests on a linear reciprocating model tribometer were used for the following analyses. But to connect the results to the realistic situation regarding the typical wear rates of the subjected chain types, suited experimental parameters were selected. Topographical, structural, and chemical characterization of the worn surface regions of the components were performed after the tribological loading. The results show the influence of the lubricant, the additive, and the contamination with carbon black especially on the chemical properties of the component surfaces.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2006

Hochwertige siliziumorganische Schichten lassen sich mittels plasmachemischer Gasphasenabscheidun... more Hochwertige siliziumorganische Schichten lassen sich mittels plasmachemischer Gasphasenabscheidung unter Verwendung des Monomers Hexamethyldisiloxan (HMDSO) herstellen. Im vorliegenden Artikel werden abscheidungstechnische, analytische und anwendungsrelevante Aspekte der HMDSO/O 2 -Plasmabeschichtung vorgestellt. Anhand von XPS-Untersuchungen wird aufgezeigt, dass sich durch geeignete Wahl von Plasmaleistung und Gasmischungsverhältnis der organische bzw. anorganische Charakter der Schichten einstellen lässt. Somit können insbesondere anwendungstechnisch interessante Gradienten-und Wechselschichtsysteme hergestellt werden. Mit der Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie kann die Zusammensetzung dieser Schichten tiefenabhängig gemessen werden. Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Oberflächenrauheiten der Schichten durch das Auftreten halbkugelförmiger Agglomerate bestimmt werden. Diese treten umso deutlicher in Erscheinung, je glasartiger die Schichten sind. Als Applikationsbeispiel wird eine HMDSO-Plasmabehandlung von Elastomeren vorgestellt. Durch eine geeignete Prozessführung kann das tribologische Verhalten von Elastomerbauteilen deutlich verbessert werden. Die vorgestellten Arbeiten sind im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes "Nano-Funktionalisierung von Grenzflächen für Daten-, Textil-, Gebäude-, Medizin-, Bio-, und Raumfahrttechnik" durchgeführt worden.

The performance of lubricants is generally enhanced by adding additive components to the base oil... more The performance of lubricants is generally enhanced by adding additive components to the base oil. Plastic Deformation (PD) is a commonly used terminology for additives, however not linked to a particular chemical mode of action in literature. Therefore, this study investigates by means of axially ground surfaces the frictional behavior and the surface and tribofilm characteristics of a full-formulated PD additive package. Results show the presence of MoS2 and MoO3 as well as Zn and P in the tribofilm and a particular surface smoothing on microscale. It is concluded that the performance of PD additives is very likely mainly based on the well-known synergetic effects of MoDTC (molybdenum-dialkyldithiocarbamate) and ZnDTP (zinc-dialkyldithiophosphate) compounds present in the PD additive and less on the widespread theory of improved contact areas of rolling and sliding elements through plastic deformation.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2013

ABSTRACT Die Charakterisierung von Strukturen der heutigen Dünnschicht- und Nanotechnologie forde... more ABSTRACT Die Charakterisierung von Strukturen der heutigen Dünnschicht- und Nanotechnologie fordert die zur Verfügung stehenden instrumentellen Oberflächen- und Schichtanalysetechniken bis an die Grenzen ihrer Möglichkeiten. Nachweisempfindlichkeit und Ortsauflösung der etablierten Verfahren reichen inzwischen manchmal nicht mehr aus, um den Anforderungen in den genannten Hochtechnologiebereichen gerecht zu werden. Durch den Einsatz der heute kommerziell verfügbaren modernen 3D-Atomsonden Tomografen (atom probe tomography APT) werden die Grenzen des analytisch machbaren deutlich erweitert. Herausragende Möglichkeiten zur quantitativen und hochempfindlichen Analyse der chemischen Materialzusammensetzung, kombiniert mit der dreidimensionalen Erfassung der zugehörigen Elementverteilungen bei fast atomarer Tiefen- und Lateralauflösung sind inzwischen erreichbar. Nach dem in der letzten Ausgabe veröffentlichten ersten Teil des Beitrags, in dem das der APT zugrunde liegende physikalische und technisch-instrumentelle Prinzip vorgestellt wurde, werden in diesem Beitrag anhand zweier ausgewählter Analysebeispiele, aus dem Bereich der Magnetspeichertechnologie und der Silizium-Nanotechnologie, die neuen Analysemöglichkeiten zur untersuchung von Dünnschichtsystemen sowie nanoskaligen Strukturen auch im Vergleich mit anderen Analysemethoden vorgestellt. A picture tells more than a thousand words: Applications of 3D atom probe tomography in thin-film and nanoanalysis The characterization of structures currently used in thin film and nanotechnology constitutes an extreme challenge to the techniques of surface and materials analysis presently available, often going beyond their actual capabilities. In particular, their detection sensitivities and spatial resolution may not be sufficient to cope with the requirements posed by those technologies. The application of modern, commercial 3D atom probe tomographic (APT) instruments has considerably extended the range of analytical problems that can be tackled and solved. APT combines the quantitative and highly sensitive characterization of the chemical content of materials with a three-dimensional registration of elemental distributions, achieving potentially atomic spatial resolution both laterally and in-depth. While the first part of this contribution, published in the last issue, has presented the basic physical and instrumental principles of APT, this second part will discuss two selected applications from magnetic storage and silicon nanotechnology. They will serve to illustrate the new analytical capacities provided by atom probe tomography for the investigation of thin-film and nano-scale structures.

Forschung im Ingenieurwesen, 2021

Im Rahmen dieses Beitrags werden Ergebnisse einer Untersuchung an feststoffgeschmierten Wälzlager... more Im Rahmen dieses Beitrags werden Ergebnisse einer Untersuchung an feststoffgeschmierten Wälzlagern vorgestellt. Betrachtet werden dabei Lager, welche einen speziellen, modifizierten Käfig verwenden. Die Käfigtaschen des Käfigs dienen dabei, zusätzlich zu ihrer ursprünglichen Funktion, der Führung der Wälzkörper, als Schmierstoffdepot. Es werden zunächst Prüfaufbau und die Versuchsbedingungen erläutert und in diesem Zusammenhang wird gezeigt, dass der in diesem Beitrag verwendete Aufbau, verglichen mit dem Aufbau vorangegangener Arbeiten, eine deutlich reduzierte Streuung aufweist. Als eine nicht zu vernachlässigende Fehlerquelle bei der gravimetrischen Bestimmung des Käfigtaschenverschleißes wurde das hygroskopische Verhalten des Polymercompounds identifiziert. Einer Verfälschung dieser Messergebnisse durch die unkontrollierte Feuchtigkeitsaufnahme aus der Umgebung, muss durch einen zeitlich vorgelagerten Trocknungsprozess unter definierten Bedingungen vorgebeugt werden. Zudem wird ...

Mikrochimica Acta, Jan 5, 2000

Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properti... more Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properties in various ®elds of technology. The speci®c properties strongly depend on the concentration of oxygen and nitrogen in the ®lms. For the quantitative analysis of homogeneous silicon-and aluminium oxynitride ®lms, EPMA has been proven a very reliable and precise method of analysis. In order to characterise ®lms with graded composition or interface effects between the ®lm and the substrate it is necessary to use sputter depth pro®ling techniques such as SIMS, hf-SNMS, AES, or hf-GD-OES. Unfortunately, stoichiometric silicon-and aluminium oxynitride ®lms are insulating and therefore charge compensation has to be applied.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2014

ABSTRACT Wegen ihres quantitativen Charakters und der erzielbaren hohen Tiefenauflösung ist insbe... more ABSTRACT Wegen ihres quantitativen Charakters und der erzielbaren hohen Tiefenauflösung ist insbesondere die Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie (SNMS) ein geeignetes Verfahren zur Charakterisierung von Pulvern, Stäuben und anderen Partikelproben. Es wird gezeigt, welchen Beitrag die Methode leisten und wie man bei der Analyse von Partikelproben vorgehen kann. Nach einer kurzen Einführung in das Messprinzip von SNMS erläutern wir anhand ausgewählter Beispiele einige Besonderheiten im Zusammenhang mit der Analyse von Partikelproben. Schließlich wird gezeigt, wie ohne Lateralauflösung sogar nanoskalige Partikel im Größenbereich von nur einigen Nanometern untersucht werden können.Secondary Neutral Mass Spectrometry (SNMS) for characterization of powder and particles.Due to its quantitative character and the attainable high depth resolution in particular Secondary Neutral Mass Spectrometry (SNMS) is an appropriate technique for the characterization of powder, dust and particle carrying sample surfaces. The basic principles and the figures of merit are elucidated and selected examples are chosen to demonstrate the application of the method in the field of particle analysis. Although plasma based SNMS does not provide any lateral resolution for the investigation of single particles it is shown that the excellent depth resolution of the method enables the quantitative characterization of even nanoscale particles.

Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 1997

ABSTRACT

Surface and Coatings Technology, 2013

ABSTRACT High power pulsed magnetron sputtering (HIPIMS) is a technical description of a coating ... more ABSTRACT High power pulsed magnetron sputtering (HIPIMS) is a technical description of a coating approach that utilizes enhanced ionized sputtering. HIPIMS pulsing can be performed in a large number of ways resulting in widely different plasma conditions, causing inconsistency and lack of repeatability of results. The present paper discusses this issue and suggests two important parameters that, once defined, could bring more consistency to the HIPIMS process, namely magnetic field strength and unbalance, and pulsing configuration. As illustrative examples, the effects of the pulsing and the magnetic field configurations on the growth and the properties of CrN coatings are presented. The methodology used to optimize the HIPIMS conditions is then implemented during the deposition of TiN for hard coating applications, which are then compared to state-of-the-arc arc evaporated TiN. It is shown that application-specific process-designed HIPIMS can result in superior coatings. The paper argues that the proper use of HIPIMS could only be when the sought results as well as the HIPIMS configuration are well defined.

Microchimica Acta, 2000

Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properti... more Silicon-and aluminium oxynitride ®lms have gained attention because of their interesting properties in various ®elds of technology. The speci®c properties strongly depend on the concentration of oxygen and nitrogen in the ®lms. For the quantitative analysis of homogeneous silicon-and aluminium oxynitride ®lms, EPMA has been proven a very reliable and precise method of analysis. In order to characterise ®lms with graded composition or interface effects between the ®lm and the substrate it is necessary to use sputter depth pro®ling techniques such as SIMS, hf-SNMS, AES, or hf-GD-OES. Unfortunately, stoichiometric silicon-and aluminium oxynitride ®lms are insulating and therefore charge compensation has to be applied.

Advanced Engineering Materials, 2013

ABSTRACT Composite bearings are normally produced with a layer of sintered bronze between the pol... more ABSTRACT Composite bearings are normally produced with a layer of sintered bronze between the polymer coating and the metallic substrate, but omitting the extra bronze layer would reduce cost and manufacturing complexity. In this work, thermal impact welded metal-polymer composite specimen without sintered bronze layer are shaped to U-half shells to test them in a tribological test set up that is similar to the situation in a bearing. Wear rates and friction coefficient are measured for different pressure and velocity combinations. The effects of the shaping and their influence on wear behavior are examined by surface analysis, e.g., with SEM. Beside those shaping effects the heat balance is a very important influencing parameter on friction and wear behavior.

Vakuum in Forschung und Praxis, 1998

ABSTRACT

Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 1997

ABSTRACT

Materials Science Forum, 1998

ABSTRACT

Dokladi Na B Lgarskata Akademiâ Na Naukite, 2007

Mikrochimica Acta, 1987

Three different operation modes of secondary neutral mass spectrometry have been applied for bulk... more Three different operation modes of secondary neutral mass spectrometry have been applied for bulk and depth profile analysis of various insulators and insulating surface layers. Sample charging by ion bombardment has been compensated by different experimental techniques.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2013

ABSTRACT Die Atomsonden – Tomografie gewinnt vor allem mit Blick auf die ständig steigenden Anfor... more ABSTRACT Die Atomsonden – Tomografie gewinnt vor allem mit Blick auf die ständig steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Analyseverfahren in der Nanotechnologie in den letzten Jahren deutlich an Bedeutung. Die heute verfügbaren Präparations‐ und Analysegeräte gestatten den Einsatz der Atomsonden‐Tomografie auch für technische Proben und bieten die einzigartige analytische Möglichkeit, die quantitative und hochempfindliche Analyse der chemischen Materialzusammensetzung mit der dreidimensionalen Erfassung der zugehörigen Elementverteilungen zu verknüpfen und dabei eine atomare Tiefen‐ und Lateralauflösung zu erreichen. Die Methode ist deshalb hervorragend geeignet, um die Zusammensetzung und Morphologie in kristallinen und amorphen Materialien und Nanostrukturen zu untersuchen und birgt enormes Potential für die Forschung und Entwicklung im Bereich der Materialwissenschaften. Der erste Teil des Beitrags über die moderne Atomsonden – Tomografie zeigt die Entwicklung der Technik von den Anfängen in den fünfziger Jahren des vorigen Jahrhunderts bis zu den heute kommerziell verfügbaren Geräten auf und geht dabei auch kurz auf die physikalischen und technisch‐instrumentellen Grundlagen des Verfahrens ein. Schwerpunkt des zweiten Teils werden ausgewählte aktuelle Anwendungsbeispiele sein, anhand derer Möglichkeiten, aber auch die Grenzen der Technik erläutert werden.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2013

Conference Papers in Science, 2015

ABSTRACT Wear in chain joints leads to an increased clearance and thus an elongation of the entir... more ABSTRACT Wear in chain joints leads to an increased clearance and thus an elongation of the entire chain which determines the lifetime of the chain. This particularly applies for chains that are used in timing chain drives. The aim of this study was to investigate especially the influences of lubricant additives and a contamination with carbon black on the tribological behavior of chain joint components and to correlate these influences to observable changes in topographical and chemical surface properties. A precisely defined contact and load situation is essential for generating a comparable series of samples for surface analyses. To meet this requirement, chain joint component samples from tests on a linear reciprocating model tribometer were used for the following analyses. But to connect the results to the realistic situation regarding the typical wear rates of the subjected chain types, suited experimental parameters were selected. Topographical, structural, and chemical characterization of the worn surface regions of the components were performed after the tribological loading. The results show the influence of the lubricant, the additive, and the contamination with carbon black especially on the chemical properties of the component surfaces.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2006

Hochwertige siliziumorganische Schichten lassen sich mittels plasmachemischer Gasphasenabscheidun... more Hochwertige siliziumorganische Schichten lassen sich mittels plasmachemischer Gasphasenabscheidung unter Verwendung des Monomers Hexamethyldisiloxan (HMDSO) herstellen. Im vorliegenden Artikel werden abscheidungstechnische, analytische und anwendungsrelevante Aspekte der HMDSO/O 2 -Plasmabeschichtung vorgestellt. Anhand von XPS-Untersuchungen wird aufgezeigt, dass sich durch geeignete Wahl von Plasmaleistung und Gasmischungsverhältnis der organische bzw. anorganische Charakter der Schichten einstellen lässt. Somit können insbesondere anwendungstechnisch interessante Gradienten-und Wechselschichtsysteme hergestellt werden. Mit der Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie kann die Zusammensetzung dieser Schichten tiefenabhängig gemessen werden. Rasterkraftmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Oberflächenrauheiten der Schichten durch das Auftreten halbkugelförmiger Agglomerate bestimmt werden. Diese treten umso deutlicher in Erscheinung, je glasartiger die Schichten sind. Als Applikationsbeispiel wird eine HMDSO-Plasmabehandlung von Elastomeren vorgestellt. Durch eine geeignete Prozessführung kann das tribologische Verhalten von Elastomerbauteilen deutlich verbessert werden. Die vorgestellten Arbeiten sind im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes "Nano-Funktionalisierung von Grenzflächen für Daten-, Textil-, Gebäude-, Medizin-, Bio-, und Raumfahrttechnik" durchgeführt worden.

The performance of lubricants is generally enhanced by adding additive components to the base oil... more The performance of lubricants is generally enhanced by adding additive components to the base oil. Plastic Deformation (PD) is a commonly used terminology for additives, however not linked to a particular chemical mode of action in literature. Therefore, this study investigates by means of axially ground surfaces the frictional behavior and the surface and tribofilm characteristics of a full-formulated PD additive package. Results show the presence of MoS2 and MoO3 as well as Zn and P in the tribofilm and a particular surface smoothing on microscale. It is concluded that the performance of PD additives is very likely mainly based on the well-known synergetic effects of MoDTC (molybdenum-dialkyldithiocarbamate) and ZnDTP (zinc-dialkyldithiophosphate) compounds present in the PD additive and less on the widespread theory of improved contact areas of rolling and sliding elements through plastic deformation.

Vakuum in Forschung und Praxis, 2013

ABSTRACT Die Charakterisierung von Strukturen der heutigen Dünnschicht- und Nanotechnologie forde... more ABSTRACT Die Charakterisierung von Strukturen der heutigen Dünnschicht- und Nanotechnologie fordert die zur Verfügung stehenden instrumentellen Oberflächen- und Schichtanalysetechniken bis an die Grenzen ihrer Möglichkeiten. Nachweisempfindlichkeit und Ortsauflösung der etablierten Verfahren reichen inzwischen manchmal nicht mehr aus, um den Anforderungen in den genannten Hochtechnologiebereichen gerecht zu werden. Durch den Einsatz der heute kommerziell verfügbaren modernen 3D-Atomsonden Tomografen (atom probe tomography APT) werden die Grenzen des analytisch machbaren deutlich erweitert. Herausragende Möglichkeiten zur quantitativen und hochempfindlichen Analyse der chemischen Materialzusammensetzung, kombiniert mit der dreidimensionalen Erfassung der zugehörigen Elementverteilungen bei fast atomarer Tiefen- und Lateralauflösung sind inzwischen erreichbar. Nach dem in der letzten Ausgabe veröffentlichten ersten Teil des Beitrags, in dem das der APT zugrunde liegende physikalische und technisch-instrumentelle Prinzip vorgestellt wurde, werden in diesem Beitrag anhand zweier ausgewählter Analysebeispiele, aus dem Bereich der Magnetspeichertechnologie und der Silizium-Nanotechnologie, die neuen Analysemöglichkeiten zur untersuchung von Dünnschichtsystemen sowie nanoskaligen Strukturen auch im Vergleich mit anderen Analysemethoden vorgestellt. A picture tells more than a thousand words: Applications of 3D atom probe tomography in thin-film and nanoanalysis The characterization of structures currently used in thin film and nanotechnology constitutes an extreme challenge to the techniques of surface and materials analysis presently available, often going beyond their actual capabilities. In particular, their detection sensitivities and spatial resolution may not be sufficient to cope with the requirements posed by those technologies. The application of modern, commercial 3D atom probe tomographic (APT) instruments has considerably extended the range of analytical problems that can be tackled and solved. APT combines the quantitative and highly sensitive characterization of the chemical content of materials with a three-dimensional registration of elemental distributions, achieving potentially atomic spatial resolution both laterally and in-depth. While the first part of this contribution, published in the last issue, has presented the basic physical and instrumental principles of APT, this second part will discuss two selected applications from magnetic storage and silicon nanotechnology. They will serve to illustrate the new analytical capacities provided by atom probe tomography for the investigation of thin-film and nano-scale structures.