Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Die BAM am BESSY II: BAMline und µSpot Beamline

RFA-Messaufbau mit Gold-Probe an der BAMline BESSY II,  © BAM

Materialwissenschaft und Analytical Sciences sind essenzielle Schlüsseltechnologien, um Eigenschaften, Funktionalität, Qualität und damit Sicherheit von Produkten und Prozessen zu bestimmen. Mit Synchrotronstrahlung bzw. entsprechenden Analysemethoden lassen sich Materialverhalten und -eigenschaften präzise untersuchen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) engagiert sich bei der Anwendung harter Röntgenstrahlung in der chemischen Analytik und Strukturaufklärung und betreibt dazu zwei Messplätze, sogenannte Beamlines, an der Großforschungsanlage Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung (BESSY II): In Zusammenarbeit mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) wurde im Jahr 2000 als erster Messplatz die BAMline in Betrieb genommen. Mit den Partnern HZB und Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPI Golm) wurde danach die µSpot Beamline aufgebaut.

Die BAMline kann flexibel an die Bedürfnisse der analytischen Fragestellungen angepasst werden. Sie ist für die Röntgenfluoreszenzanalyse (X-ray fluorescence, XRF), die Röntgenabsorptionsspektrometrie (X-ray absorption spectroscopy, XAS), die Röntgenreflektometrie (X-ray reflectometry, XRR) und die Computertomographie (computer tomopgraphy, CT), sowie -topographie nutzbar. Diese Methoden werden genutzt, um beispielsweise die Entwicklung von Rissfeldern in Materialien zu visualisieren, Pulverpartikel und additiv gefertigte Komponenten zu charakterisieren und Korrosionsphasen von ferritischen Stahllegierungen zu identifizieren.

Weiterhin lassen sich damit auch die Kobaltverteilung in Knochen (im Hinblick auf die Wechselwirkung von Implantaten mit dem menschlichen Körper) oder Verunreinigungen z. B. auf Siliziumwafern bestimmen.

Die µSpot Beamline ist in erster Linie für die Gewinnung von Strukturinformationen mittels Röntgendiffraktometrie (X-ray diffraction, XRD) und Kleinwinkelstreuung (Small angle X-ray scattering, SAXS) ausgelegt. Diese können mit weiteren analytischen Methoden, wie XAS- und Ramanmessungen kombiniert werden. Mit solchen gekoppelten Analysemethoden untersucht die BAM u.a. die Reaktionsmechanismen mechanochemischer Prozesse. Sie sind auch relevant für die weitere Erforschung und Charakterisierung von Nanopartikeln, da sie z.B. Wachstumsprozesse von anorganischen/organischen Nanopartikeln in Reaktionslösungen nachverfolgbar machen.

Für die BAM bietet der Betrieb eigener Beamlines den Vorteil, flexibel auf die Bedürfnisse unterschiedlicher User aus verschiedenen Aufgabenfeldern eingehen zu können. Davon profitieren Kund*innen und Partner*innen aus Wirtschaft und Wissenschaft: Gemeinsam können spezielle Messaufbauten entwickelt, getestet und angewandt werden.