Profiling von Werkstoffen und Grenzflächen

Profiling bezeichnet in den Werkstoffwissenschaften die ortsaufgelöste Erfassung der chemischen oder strukturellen Verteilung eines oder mehrerer Parameter innerhalb eines Werkstoffs oder an seiner Oberfläche. Es handelt sich nicht um eine einzelne Methode, sondern um ein analytisches Konzept: Aus vielen lokal erhobenen Messpunkten wird ein ein- oder mehrdimensionales Profil entlang einer definierten Raumrichtung oder über eine Fläche erzeugt.

Man unterscheidet insbesondere die Tiefenprofilierung (Depth Profiling) und die Oberflächenprofilierung. Bei der Tiefenprofilierung wird die Zusammensetzung oder Struktur senkrecht zur Oberfläche in die Tiefe verfolgt, etwa zur Charakterisierung von Diffusionszonen, Beschichtungen, Oxidschichten oder Dotierungsverläufen. Techniken sind u. a. Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), Glimmentladungsspektrometrie (GD-OES) und LA-ICP-MS-Tiefenprofilierung. Die quantitative Tiefenprofilierung erfordert sorgfältige Kalibrierung, Matrixkorrekturen und Kontrolle des Sputter- bzw. Abtragrate.

Oberflächenprofilierung umfasst sowohl topographische Profile (Rauheit, Welligkeit, Form) als auch laterale chemische Verteilungen. Hierzu gehören taktile und optische Profilometer, AFM sowie bildgebende spektroskopische Verfahren. Spezialisierte Anwendungen wie Metallobiomolekülprofilierung oder Mineralprofiling übertragen das Profiling-Konzept auf komplexe Proben (Gewebe, Gesteine), um Elementverteilungen und Bindungszustände zu korrelieren.

Wesentlich für aussagekräftiges Profiling sind hohe räumliche Auflösung, ausreichende Nachweisempfindlichkeit, kontrollierte Probenpräparation und eine sorgfältige Dateninterpretation, einschließlich Entfaltung von Instrumentfunktionen und Berücksichtigung von Einmisch- und Matrixeffekten.

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