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Neuzugänge in der Werkstoffcharakterisierung (1) - Transmissionselektronenmikroskop

Bei der Charakterisierung von modernen Werkstoffen gilt: Je kleiner der Untersuchungsgegenstand, desto größer das Mikroskop, mit dem man ihn betrachten muss. Aber dafür wird man bei modernen Transmissionselektronenmikroskopen (TEM) auch mit einer Auflösung belohnt, die bis in den subatomaren Bereich hineinreicht. Zwei solche TEMs sind im vergangenen Jahr mit den Mitteln des Landes NRW und der Deutschen Forschungsgemeinschaft für das Ost-Westfalen-Lippe-Analytik Centrum (OWL-AC) angeschafft worden und gehen gerade in Betrieb. Das OWL-AC ist eine in Gründung befindliche Gemeinschafts-einrichtung der Universitäten Paderborn und Bielefeld, die von Prof. Dr. Jörg Lindner (Physik) und Prof. Dr. Mirko Schaper (Maschinenbau), beide Uni Paderborn, sowie von Prof. Dr. Andreas Hütten (Physik) und Prof. Dr. Thomas Hellweg (Chemie), beide Uni Bielefeld, geleitet werden wird. Hier in Paderborn wurde jetzt ein höchstauflösendes, Cs-korrigiertes Feldemissions-TEM/STEM der Firma JEOL vom Typ JEM-ARM200F installiert. Dieses Gerät ist mit speziellen Detektoren ausgestattet, sodass Auflösungen von unter 0,1 nm erreicht werden können. Dies entspricht einer um den Faktor 3000 höheren Vergrößerung als derzeit mit den besten Lichtmikroskopen möglich ist. Neben Abbildungen mit atomarer Auflösung und Beugungsbildern zur Bestimmung der Kristallstruktur und Morphologie können zudem die chemische Zusammensetzung, lokale Spannungsfelder, chemische Bindungsinformationen, optische Eigenschaften bestimmt sowie interne elektrische und magnetische Felder sichtbar gemacht werden.

Eingesetzt wird das Mikroskop zum Beispiel zur Betrachtung von epitaktischen Halbleiterstrukturen oder Quantenpunkten auf nanostrukturierten Oberflächen. Bei den ingenieurtechnischen Fragestellungen steht die Charakterisierung von Ausscheidungen und Karbiden oder die Untersuchung der Anbindung von Kornfeinungsmitteln in die metallische Matrix im Vordergrund. Beide Paderborner Arbeitsgruppen erforschen gemeinsam die Grenzflächen zwischen Fasern und Matrix bei polymeren oder metallischen Faserverbundwerkstoffen. 

Die Universität der Informationsgesellschaft