Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Laser-Blick auf ultradünne Schichten

22.03.2016

Von der Beschichtung energietechnischer, elektronischer oder pharmazeutischer Produkte bis zur dünnen Plastikfolie: Eine neue Technik der TU Wien ermöglicht Qualitätskontrolle von Beschichtungsverfahren in Echtzeit.

Wenn man große Flächen mit hauchdünnen Schichten im Mikrometer- oder Nanobereich überzieht, die genau die richtige Dicke haben müssen, dann passieren leicht Fehler. Oft kann man die Dicke der aufgebrachten Schicht erst untersuchen, nachdem der Beschichtungsvorgang abgeschlossen ist.


Polarisationsmodulation eines Lasers mit photoelastischem Kristall

Mit einigen technischen Tricks gelang es nun aber einem Forschungsteam der TU Wien, ein Gerät zu entwickeln, das direkt in Beschichtungsanlagen eingebaut werden kann, und im laufenden Betrieb eine zuverlässige Qualitätskontrolle ermöglicht. Dieses Gerät, das „Inline-Ellipsometer“ wird nun auf der Hannover Messe erstmals der Öffentlichkeit präsentiert.

Dauerfeuer mit Laserpulsen

„Das Grundprinzip ist einfach“, sagt Ferdinand Bammer vom Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der TU Wien. „Man beleuchtet die Oberfläche mit einem Laserstrahl und misst, wie das Laserlicht durch die dünne Schicht verändert wird.“ Dabei geht es nicht bloß um die Intensität des Laserstrahls, eine entscheidende Rolle spielt seine Polarisation – also die Richtung, in der die Lichtwelle schwingt.

Das Gerät, das nun vorgestellt wird, produziert kurze Laserpulse, die in rascher Folge abgefeuert werden. Durch einen Kristall, der tausende Male in der Sekunde schwingt, werden die Lichtpulse unterschiedlich polarisiert. Je nachdem, wie dick die untersuchte Schicht ist, werden die Polarisation und die Intensität der Pulse in unterschiedlichem Ausmaß verändert. Damit lassen sich sogar extrem dünne Beschichtungen mit einer Dicke im Mikrometer- oder Nanometerbereich zuverlässig analysieren. Die Beschichtung kann dabei aus beliebigem Material bestehen, solange es transparent oder nur teilweise durchscheinend ist – was bei extrem dünnen Schichten von wenigen Nanometern selbst bei Metallen der Fall ist.

„Unsere Messtechnik hat eine ganze Reihe von Vorteilen“, sagt Ferdinand Bammer. „Wir kommen mit relativ günstigen Komponenten aus und brauchen keine beweglichen Teile, dadurch ist das Gerät preiswert, robust und wenig fehleranfällig.“ Die Messung erfolgt berührungslos, etwa hundert Messungen pro Sekunde sind möglich. Mit Hilfe einer speziellen Abbildungsmethode kann man in einer einzigen Messung einen Bereich von etwa dreißig Zentimetern Länge erfassen. Das bedeutet, dass man diese Technik auch in schnell laufenden Industrieanlagen für die Echtzeit-Qualitätskontrolle einsetzen kann.

Konkurrierende Produkte sind entweder wesentlich aufwändiger, deutlich langsamer, oder messen Schichtdicken nicht flächig, sondern nur an wenigen Punkten -  und sie verbrauchen deutlich mehr Energie. Außerdem scheitern viele Systeme an flexiblen, doppelbrechenden Materialien – die Technik der TU Wien kann bei vielen unterschiedlichen Materialien eingesetzt werden.

Von der Solarzelle bis zur pharmazeutischen Spezialbeschichtung

„Besonders interessant ist das zum Beispiel für die Photovoltaik. Solarzellen sind oft aus mehreren Schichten aufgebaut, die exakt die richtige Dicke haben müssen“, sagt Ferdinand Bammer. Anwendungen für die Technik gibt es allerdings in fast allen Bereichen der Produktion – von Brennstoffzellen über Batterietechnik bis zu Displaytechnik, Medizin und Pharmaindustrie.

Ein Prototyp wurde bereits in bestehende Anlagen eingebaut und für verschiedene Beschichtungsarten erfolgreich getestet. Gerade wegen der vielseitigen Einsetzbarkeit der Ellipsometrie-Technik kann die Methode für beliebige Beschichtungsprozesse spezifisch angepasst werden.  „Dass unsere Technik funktioniert, haben wir bewiesen“, sagt Ferdinand Bammer. „Nun können wir sie verschiedensten Firmen für ihre Produktionssteuerung oder ihre Qualitätskontrolle anbieten.“

Erstmals wird die Inline-Beschichtungskontrolle dem breiten Fachpublikum auf der Hannover Messe (25.-29.4.) präsentiert: Halle 27, Stand L71.

Andere Innovationen am Gemeinschaftsstand der TU Wien, der im Bereich EnergyEfficiency angesiedelt ist, zeigen:

- Einen neuartigen Ansatz zur breit angelegten Integration von dezentralen Energieerzeugern und Haushalts-Anlagen in den gesicherten Betrieb von Stromversorgungssystemen 

- Den energieeffizienten und kostengünstigen Transport von Wasserstoff (H2) aus erneuerbaren Energien über das herkömmliche Erdgasnetz

- Eine neuartige und kostengünstige Bauweise für hohe Türme von Windenergieanlagen

- Neuartige schwimmende Plattformen beispielsweise für PV- oder Entsalzungsanlagen, die auch bei hohem Wellengang stabil schwimmen

- Die mögliche Verdoppelung der Produktion von Biogasanlagen durch Nutzung von Überschussstrom für Elektrolyse und Methanisierung

- Die einzigen, höchst energieeffizienten Synchronmotoren, die mit Permanentmagneten oder ohne Einsatz von Seltenerdmetallen realisiert werden können und ohne fehleranfällige Sensorik auskommen

- Das einzige Magnetlager für höchste Dynamik bei geringen Systemkosten, das wartungsfrei und sensorlos ist

- Die ersten Polymere für hochpräzise und hochfeste Produkte aus 3D-Druck – in der Qualität von Polymer-Spritzguss

- Das erste Verfahren, das den Pulverspritzguss (MIM) von Aluminium-Legierungen ermöglicht – und damit Material- und Gewichtsreduktionen um bis über 50%

Rückfragehinweis:

Zu wissenschaftlichen Fragen:

Dr. Ferdinand Bammer

Institut für Fertigungstechnik

und Hochleistungslasertechnik

Technische Universität Wien

Getreidemarkt 9, 1060 Wien

T: +43-1- 58801-311616

ferdinand.bammer@tuwien.ac.at

Zum TU-Auftritt bei der Hannover Messe:

Dipl.-Ing. Peter Heimerl

Forschungsmarketing

Technische Universität Wien

Karlsplatz 13, 1040 Wien

T: +43-664-605883320

forschungsmarketing@tuwien.ac.at

Aussender:

Dr. Florian Aigner

Büro für Öffentlichkeitsarbeit

Technische Universität Wien

Operngasse 11, 1040 Wien

T: +43-1-58801-41027

florian.aigner@tuwien.ac.at

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Innovation macht 3D-Drucker für kleinere und mittlere Unternehmen rentabel
24.03.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neues energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern
13.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise