Die Quarz Kristall Mikrowaage (QCM) basiert auf den piezoelektrischen Eigenschaften des Quarz. Es wird aufgrund der Frequenzänderung die Menge des auf der Oberfläche adsorbierten Materials bestimmt. Weiterhin kann über eine Untersuchung des Impedanzspektrums des Quarzkristalls auf weitere Eigenschaften des adsorbierten Films geschlossen werden. In der elektrochemischen QCM-Zelle ist der Quarzkristall die Arbeitselektrode. Somit ist es möglich den Einfluss des angelegten Potentials auf den Adsorptionsprozess zu bestimmen.

Die Raster-Kelvin-Sonde (SKP) hat sich sowohl im Bereich der zerstörungsfreien Messungen des elektrischen Potentials, als auch zur Untersuchung der Delaminierungsprozesse an Polymer/Oxid/Metall-Grenzflächen etabliert [1-3]. Dabei verhalten sich die zu analysierende Probe und die oszillierende Nadel oberhalb des Polymerfilms wie Kondensatorplatten. Sich ergebende Änderungen im Ladungszustand werden als Strom detektiert, welcher aus der äußeren Potentialdifferenz (Voltapotentialdifferenz) der Referenzprobe zwischen den Leitern resultiert. Ist die Nadel ausreichend inert, sind die Änderungen der detektierten Voltapotentialdifferenz nur von dem Elektrodenpotential der Probe abhängig. Ihre Werte werden durch die elektronische Struktur der Grenzfläche des Metallsubstrates und der organischen Beschichtung, welche sich wiederrum empfindlich gegenüber Änderungen der Oxid/Hydroxid-Grenzschicht und Eindringen von hydratisierten Ionen zeigt, bestimmt. Für Potentialabbildungen wird der Abstand zwischen Probe und Nadel über eine zweite Frequenz analysiert, wodurch die Nadel über einen Piezomotor immer im selben Abstand über der Probe gefahren werden kann.

[1] G. Grundmeier, K.M. Jüttner, M. Stratmann, in: R.W. Cahn, P. Haasen, E.J. Kramer (Eds.), Materials Science and Technologies, Wiley-VCH, Weinheim, 2000.
[2] K. Wapner, G. Grundmeier, Adv. Eng. Mater. 6 (2004) 163.
[3] K. Wapner, B. Schönberger, M. Stratmann, G. Grundmeier, J. Electrochem. Soc. 152 (2005) E 114.