Neuartiges Röntgenmikroskop Hochaufgelöste 3D-Blicke ins Materialinnere

Das Röntgenmikroskop ZEISS Xradia 810 Ultra wird künftig in Halle zur Materialforschung genutzt.
Das Röntgenmikroskop ZEISS Xradia 810 Ultra wird künftig in Halle zur Materialforschung genutzt.

An der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg ist ein neuartiges Röntgenmikroskop in Betrieb gegangen, das es beispielsweise ermöglicht, Veränderungen in Werkstoffen unter Hitzeeinwirkung dreidimensional und direkt zu beobachten.

Das Röntgenmikroskop ZEISS Xradia 810 Ultra schafft einen dreidimensionalen Einblick in die Beschaffenheit von Werkstoffen und lässt Rückschlüsse auf ihr Verhalten zu. Mit dieser erst seit Kurzem verfügbaren Technologie ist es abseits von Elektronenspeicherringen in Großforschungseinrichtungen möglich, Hochleistungsmaterialien auf mikrostruktureller Ebene in drei Dimensionen zu untersuchen.

Dabei ist der Analyseablauf dreistufig:…

...Zunächst wird mit dem von der Firma 3D-Micromac AG aus Chemnitz gemeinsam mit dem Fraunhofer IMWS entwickelten Laserpräparationsgerät microPREP eine Probe erzeugt, die über die passende Geometrie zur Untersuchung im Röntgenmikroskop verfügt. Die Generierung experimenteller 3D-Daten erfolgt mit dem hochauflösenden 810 Ultra von ZEISS, die Visualisierung und Analyse der Daten mit einer neuartigen Virtual-Reality-Datenbrille InViewR der arivis AG.

»Durch das Zusammenspiel der drei Technologien…

...kann mit höchster Auflösung eine 3D-Strukturinformation gewonnen werden, die die Grundlage für die beschleunigte Entwicklung neuer Materialien bildet«,  sagt Prof. Dr. Thomas Höche, Leiter des Geschäftsfelds Optische Materialien und Technologien des Fraunhofer IMWS. »Die mit dem neuen Großgerät erreichbare Auflösung von 50 Nanometern bei untersuchten Probenvolumen von fast 4000 Mikrokubikmetern schließt eine von anderen Mikrostrukturdiagnostikverfahren nicht erfasste Lücke.«

Die zu untersuchenden Materialien…

...werden in erster Linie strukturierte Gläser und Glaskeramiken sein, wie sie in Displays oder Herdplatten vorkommen. Beispielsweise kann mit dem Großgerät aus dem Hause Zeiss das Wachstum von Kristallen in Glaskeramik dreidimensional verfolgt werden. Dies ermöglicht die Steuerung verschiedener Prozessparameter wie der Temperatur, um gewünschte Strukturen erzeugen zu können.

Das Röntgenmikroskop wird auch anderen…

...wissenschaftlichen Arbeitsgruppen zur Verfügung stehen. Beispielsweise werden Forscher der TU Clausthal, der Uni Osnabrück, der Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung (BAM), der Universität Erlangen-Nürnberg und anderer Forschungseinrichtungen das Gerät in Halle nutzen.