Neuartiges Röntgenmikroskop in Betrieb genommen

10.4.2018

Hochaufgelöste, dreidimensionale Blicke ins Innere von Werkstoffen: An der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist ein hochmodernes Röntgenmikroskop in Betrieb genommen worden. Das Gerät ermöglicht es beispielsweise, Veränderungen in Werkstoffen unter Hitzeeinwirkung direkt zu beobachten. Finanziert wurde das Röntgenmikroskop im Rahmen der Großgeräteinitiative der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Röntgenmikroskop Materialforschung
© Fraunhofer IMWS

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

Bei der gemeinsamen Einweihungsveranstaltung am vergangenen Freitag präsentierten Forscher der MLU und des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS den zahlreichen Gästen aus Politik, Wissenschaft und Industrie, welche Möglichkeiten zur Materialanalyse das neue Röntgenmikroskop ZEISS Xradia 810 Ultra bietet. Gefördert wurde die Anschaffung im Rahmen der Großgeräteinitiative der DFG. Deutschlandweit wurden nur zwei Geräte dieser Leistungsklasse von der DFG ermöglicht. Insgesamt wurden sechs Universitäten im Rahmen des Programms mit neuartigen Röntgenmikroskopen im Gesamtwert von 13,4 Millionen Euro ausgestattet.

»Es freut mich, dass in Folge des erfolgreich beantragten Röntgenmikroskops schon mehrere röntgenmikroskopische Forschungsprojekte der MLU und anderer Hochschulen gefördert wurden, um diese spannende Technologie zu einem fruchtbaren Einsatz zu bringen. Es ist immens wichtig, dass neueste Technologien in einem guten Umfeld – fachmännisch betreut – für die vielfältigen Fragestellungen von Wissenschaft und Forschung zur Verfügung stehen«, sagt Dr. Michael Royeck, Referent der Gruppe Wissenschaftliche Geräte und Informationstechnik der Deutschen Forschungsgemeinschaft. 

»Ich freue mich sehr, dass die DFG mit der Förderung unsere bisherige Arbeit bestätigt. Mit der ZEISS Xradia 810 Ultra können wir dem Forschungsschwerpunkt Nanostrukturierte Materialen an unserer Universität einen neuen Schub geben und zugleich den Forschungseinrichtungen am Weinberg Campus in Halle die Chance eröffnen, an dem hochmodernen Gerät zu arbeiten«, sagt Prof. Dr. Ralf Wehrspohn, Inhaber des Lehrstuhls für mikrostrukturbasiertes Materialdesign an der MLU und Leiter des Fraunhofer IMWS.

Mit der innovativen Technologie kann automatisiert das Gefüge von Materialien abgebildet werden. Das Röntgenmikroskop 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 dann mit dem hochauflösenden 810 Ultra von ZEISS und 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. 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«, sagt Prof. Dr. Thomas Höche, Leiter des Geschäftsfelds Optische Materialien und Technologien des Fraunhofer IMWS.

Ermöglicht durch mehrere von der DFG geförderte Paketanträge werden die zu untersuchenden Materialien 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 Forscherinnen und 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.