Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zum Spiegel gestapelt

12.09.2011
Materialwissenschaftler der Universität Jena unterstützen Raumfahrtmission 2021 – das klingt nach ferner Zukunft.

Doch in der Raumfahrt ist ein Jahrzehnt nicht lang. Denn bereits jetzt sind die Arbeiten für die neue Mission „Athena“, die in zehn Jahren starten soll, in vollem Gange.

Im Rahmen des Projektes will die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ein Röntgenobservatorium ins All schießen. Ursprünglich war die Unternehmung mit der NASA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA geplant worden und hieß International X-Ray Observatory – kurz IXO.

Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena tragen einen kleinen Teil zum Gelingen der Mission bei. Sie waren an der Entwicklung und Realisierung einer wichtigen Komponente, die zur Produktion eines großen Spiegels für das Observatorium benötigt wird, maßgeblich beteiligt. Dieser lenkt die Röntgenstrahlung im All gezielt auf Sensoren. Dadurch sind genaue Messungen der Materie möglich.

„Es ist zwar nur ein kleiner, aber bei weitem kein unwesentlicher Teil“, sagt Dr. Volker Herold vom Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Universität Jena.

Der im Durchmesser etwa zwei Meter große Spiegel besteht aus einzelnen Bauelementen, die konzentrisch um den Mittelpunkt angeordnet sind. Sie sind aus dünnen, geriffelten monokristallinen Silizium-Wafern zusammengesetzt und sorgen für eine größtmögliche Oberfläche des Spiegels, denn durch die Riffelung entstehen winzige Kanäle innerhalb des optischen Bauelements.

Um bei der Herstellung eines einzelnen Bauteils die Wafer exakt übereinanderzustapeln, werden sie mittels Vakuum von einem Roboter mit einem speziellen Montagewerkzeug angesaugt und genau definiert verbogen, bevor sie in einer speziellen Montageplattform zusammengefügt werden. Daran arbeiteten die Jenaer gemeinsam mit der intelli engineering GmbH Barleben und dem niederländischen Unternehmen COSINE measurement systems.

„Wir in Jena haben uns genauer mit dem Montagewerkzeug beschäftigt, dessen Herstellung größtmögliche Präzision erfordert “, erklärt Volker Herold die Aufgabe im Rahmen des Projektes. Die dafür entwickelte funktionsbestimmende Auflage besteht aus einem Folienstapel, in dem sich ein mittels Lasermaterialbearbeitung eingebrachtes System etwa 100 Mikrometer breiter Kanäle für die Vakuumansaugung befindet.

Der Folienstapel dient als elastische Unterlage während der Biegung und Verbindung der Wafer. Das sensible Material würde sonst beschädigt. Um die beste Abstützung zu ermöglichen, besteht der Stapel sogar aus mehreren unterschiedlichen Folien. „Das Hauptproblem der Laserbearbeitung bestand in den unterschiedlichen Materialeigenschaften der Stapelkomponenten sowie in der geforderten hohen Genauigkeit der zu erzeugenden Kanalstrukturen“, erklärt Dr. Stephan Gräf, der ebenfalls am Projekt beteiligt war.

Eine weitere Herausforderung war die anschließende mechanische Präzisionsbearbeitung des elastischen Folienstapels, die in mehreren Schritten ebenso die hohen Formgenauigkeitsanforderungen gewährleisten musste. Genau diese Fachkompetenz besitzen die Arbeitsgruppen Lasertechnik sowie Oberflächenbearbeitung in der Abteilung Oberflächen-und Grenzflächentechnologien des IMT, weshalb sich die Jenaer Wissenschaftler unter anderem gegen amerikanische Konkurrenten behaupten konnten.

Die Wissenschaftler um das ATHENA-Projekt wollen vor allem klären, was in der Umgebung von Schwarzen Löchern passiert und wie und warum diese wachsen. Wenn das Observatorium in zehn Jahren um das „große Nichts“ schwebt, ist irgendwie auch ein Stückchen Jena mit dabei.

Kontakt:
Dr. Volker Herold / Dr. Stephan Gräf
Abteilung Oberflächen- und Grenzflächentechnologien
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947753
E-Mail: volker.herold[at]uni-jena.de

Sebastian Hollstein | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie