Diffraktion
Mit Diffraktionsmethoden können verschiedenste Struktureigenschaften im Mikro- und Nanometerbereich untersucht werden.
Eigenspannungsanalyse mittels Diffraktion
Neutronen- und Röntgendiffraktion
Zur Untersuchung von Last-, Verbund- und Eigenspannungen von Materialien und Bauteilen nutzen wir am HZB komplementäre Verfahren zur Beleuchtung unterschiedlicher Eindringtiefen. Mittels energiedispersiver Röntgendiffraktion werden Eigenspannungstiefengradienten von der Oberfläche bin in etwa 100 µm Tiefe (z.Bsp. für Stähle) sichtbar gemacht. Diese können auch in Mehrfachlagen beschichteter Kompenenten aufgelöst werden. Mittels Neutronendiffraktion können dagegen Spannungen in mehreren Millimetern (für Aluminium sogar in mehreren Zentimetern) analysiert werden. Dies liefert ein breites Spektrum für Anwendung aus den verschiedensten industriellen Bereichen, bspw:
- Multilagenschichtsystem an der Oberfläche von Schneidwerkzeugen
- Komponenten für die Automobileindustrie, sowie für Luft- und Raumfahrt
- Elektronikbauteile
- Komponenten aus additiver Fertigung
Reflektometrie für dünne Schichten und Grenzflächen
3D-Röntgenoptiken mit drei übereinander positionierten Fresnel-Zonenplatten steigern Auflösung und Lichtstärke deutlich im Vergleich zu einlagigen Optiken. © S. Werner/HZB
Reflektometrie zur Untersuchung von Röntgenoptiken
Spiegel, Gitter und Kristalle sind die Basis für weiche Röntgenoptiken und -technologie. Am HZB messen wir routinemäßig die Qualität optischen Strahllinienelemente, das Reflexionsvermögen von Spiegeln, die Effizienz von Gittern und die Streuungseigenschaften von ultraglatten Oberflächen. Unser UHV-Reflektometer ist ein Mehrzweckinstrument zur Bestimmung der optischen Eigenschaften von Proben in Transmission oder Reflexion.
Das Reflexionsvermögen kann bei einer festen Photonenenergie als Funktion des Einfallswinkels oder umgekehrt als Funktion der Energie für einen bestimmten Einfallswinkel bestimmt werden. Die Proben können eine beliebige Größe von einigen Quadratmillimetern bis hin zu makroskopischen optischen Elementen haben.
Kleinwinkelstreuung an Polymeren
ASAXS-Analyse und das abgeleitete Strukturmodell eines RuSexOy-Katalysators für Brennstoffzellenanwendungen. RuSexOy-Elektrokatalysatoren mit einer clusterartigen Selenverteilung auf der Oberfläche von auf rußgeträgerten Rutheniumnanopartikeln sind geeignete Ersatzstoffe für Platin auf der Kathodenseite von Methanolbrennstoffzellen.
Nanostrukturen bzw. nanostrukturiertes Material spielt eine immer größerer Rolle in nahezu allen Bereichen der Industrie. Damit einhergehend nimmt auch die Bedeutung von Methoden zur Charakterisierung derartiger Materialien immer weiter zu. Kleinwinkelstreuung hilft bei der Erfassung einer Vielzahl von Parametern im Nanometerbereich. Sie ist in der Lage Inhomogenitäten in einem Material im Größenbereich von 0,5 nm bis hin zu mehr als 1000 nm zu untersuchen.
Dies können sowohl in einem Material eingeschlossene Nano-Partikel als auch Unterschiede in der Dichte, Zusammensetzung oder Magnetisierung des Materials sein. So lassen sich z. Bsp. Größen- und Abstandsverteilungen, Morphologie und Zusammensetzung sowie die Volumenanteile dieser Inhomogenitäten ermitteln.
