Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Möglichkeiten der Materialanalyse durch hochenergetische Synchrotronstrahlung

19.11.2002


Hochenergetische Synchrotronstrahlung ist ein neues, sehr vielseitiges Instrument zur Materialanalyse und der zerstörungsfreien Prüfung von Werkstoffen aller Art. Von einer Arbeitsgruppe der TU Clausthal, der Universität Göttingen und des HASYLAB Hamburg wurden spezielle Methoden zur Orientierungsabbildung des Werkstoffinneren entwickelt. Die neuen Techniken werden in einem internationalen Workshop im April 2003 in Hamburg vorgestellt.


Lokale Texturen in einem Rippenrohr aus Kupfer (Wärmetauscher), gemessen mit einer Ortsauflösung von 0,1 mm



Lokale Texturen in einem Rippenrohr aus Kupfer (Wärmetauscher), gemessen mit einer Ortsauflösung von 0,1 mm.


Seit der Entdeckung der Beugung von Röntgenstrahlen durch Friedrich, Knipping und von Laue im Jahre 1912 hat sich die Röntgenfeinstrukturanalyse zu einer unverzichtbaren Methode der Materialuntersuchung entwickelt.

Insbesondere wird sie benutzt um:


- den atomaren Aufbau unbekannter Stoffe aufzuklären (Strukturanalyse)
- die Volumenanteile verschiedener Phasen in Stoffgemischen zu bestimmen (Phasenanalyse)
- innere Spannungen in Werkstoffen und Werkstücken zu ermitteln (Spannungsanalyse)
- Orientierungsverteilungen der Kristallite und Richtungsabhängigkeiten von Werkstoffeigenschaften zu analysieren (Texturanalyse)

Als Strahlungsquelle standen dafür bisher hauptsächlich Röntgenröhren zur Verfügung. Sie liefern "charakteristische" Strahlungen mit Wellenlängen um 1Å herum ( Längeneinheit: 10 hoch -10 Meter, benannt nach dem schwedischen Physiker Anders Jonas Ångström, 1814 - 1874). Diese relativ "weichen" Röntgenstrahlen dringen in die meisten Materialien nur etwa 0,1 mm tief ein. Die eigentlichen Stoffuntersuchungen finden daher nur in einer dünnen Oberflächenschicht dieser Größenordnung statt, von der man dann auf den gesamten Werkstoff oder das gesamte Werkstück schließen muß. Eine Strahlungsquelle ganz anderer Art ist das Synchrotron. Es liefert "weiße" Röntgenstrahlen sehr hoher Intensität, die bisher ebenfalls im "weichen" Bereich am 1Å herum zur Verfügung standen. Erst seit einigen Jahren kann man hochenergetische, harte Synchrotronstrahlung mit Wellenlängen in der Größenordnung von 0,1Å mit genügender Intensität erzeugen. Eine solche Strahlquelle steht am Strahlrohr BW5 im Hamburger Synchrotronstrahlungslabor HASYLAB am Deutschen Elektronen Synchrotron DESY zur Verfügung. Verglichen mit der konventionellen Röntgenstrahlung aus Röntgenrohren besitzt diese hochenergetische Synchrotronstrahlung eine Reihe hervorragender Eigenschaften, die neue Untersuchungsmöglichkeiten in den Materialwissenschaften eröffnen.

Das sind insbesondere:

- Die Eindringtiefe der Strahlung in praktisch allen Materialien beträgt mehrere Zentimeter, vergleichbar mit Neutronen. Das erlaubt die direkte Untersuchung des Werkstoffinneren massiver oder gekapselter Proben oder ganzer komplexer Baugruppen.

- Extrem hohe Strahlparallelität im Bereich von einigen Hundertstel Grad. Das erlaubt Texturanalysen mit höchstem Winkelauflösungsvermögen, z.B. in HTc-Supraleiter Schichten oder Einzelkornauflösung.

- Die Strahlintensität ist mehr als tausendfach höher als bei Röntgenröhren. Das erlaubt sehr kurze Belichtungszeiten, z. B. zur Untersuchung der Prozesskinetik oder zur schnellen zerstörungsfreien Inspektion von Werkstücken.

- Es können extrem feine Strahlquerschnitte im Bereich einiger Mikrometer ausgeblendet werden.

Das erlaubt eine ortsaufgelöste Materialanalyse, z. B. die Messung lokaler Texturen infolge inhomogener Umformprozesse oder Gefügeanalysen (Orientierungsstereologie) im Werkstoffinneren.

Ansprechpartner:
Prof. em. Dr. Hans J. Bunge
Institut für Physik und Physikalische Technologien der TU Clausthal
Leibnizstr. 4
38678 Clausthal-Zellerfeld
eMail: hans.joachim.bunge@tu-clausthal.de


Jochen Brinkmann | idw
Weitere Informationen:
http://www-hasylab.desy.de/conferences/workshop/

Weitere Berichte zu: Materialanalyse Röntgenstrahl Synchrotronstrahl Werkstück

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen
20.11.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Der gestapelte Farbsensor
17.11.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie