BAM findet kleinste Risse

Wie Mikrostrukturen von Materialien an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung sichtbar gemacht werden

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zeigt auf der Hannover-Messe vom 24. bis 28. April 2006 neue Methoden, mit denen Materialstrukturen im Mikro- und Nanobereich sichtbar werden. Sie finden die BAM in Halle 2, Stand A24.

Mikrostrukturen beeinflussen die makroskopischen Eigenschaften von Materialien in technologischen Anwendungen und biologischen Systemen. Die zu untersuchenden Materialien können dabei sehr unterschiedlich sein, wie z. B. Metalle, Komposite, Knochen oder mittelalterliche Kunstgegenstände. Kleinste, aber schädigungsrelevante Strukturen wie Risse, Poren, Grenzflächen oder chemische bzw. Gefüge-Kompositionen müssen frühestmöglich und zuverlässig ermittelt werden. Dabei gewinnen zerstörungsfreie Methoden immer mehr an Bedeutung, da hierfür das Material nicht durch Probeentnahme zerstört wird. In der medizinischen Diagnostik sowie der Werkstoffentwicklung besteht ein großes Interesse an der bisher nicht erreichbaren Abbildung innerer Strukturen von 1 µm3 und darunter. An dem neuen Messplatz der BAM, der BAMline, am Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung (BESSY) wurde dieses Limit erheblich unterschritten.

Die BAM stellt auf der Hannover-Messe drei neue Methoden zur Materialcharakterisierung vor:

* Synchrotron-Röntgenfluoreszenzanalyse SyRFA

* Synchrotron-Mikro-Computertomographie SR-µCT und

* Synchrotron-Refraktions-Computertomographie SyRef-CT.

Mit der SyRFA kann die chemische Zusammensetzung von festen, pulverförmigen und flüssigen Proben bestimmt werden. Sie basiert auf der Detektion charakteristischer Röntgenstrahlung, die nach Anregung des Probenmaterials durch Synchrotronstrahlung entsteht. Mit der SyRFA steht eine zerstörungsfreie Analyse von Spurenelementen und Makrogehalten in beliebigen Matrizes zur Verfügung. Neben der Zertifizierung von Referenzmaterialien, einer der Kernaufgaben der BAM, werden Projekte aus den Bereichen Werkstoffwissenschaften, Biologie, Medizin und Nanotechnologie bearbeitet. Die Euro-Münzlegierung wurde damit zertifiziert und die Scheibe von Nebra sowie zahlreiche Dürer-Bilder untersucht.

Die Synchrotron-Mikro-Computertomographie SR-µCT bildet feinste Strukturen im Mikrometerbereich dreidimensional scharf ab. Die SR-µCT wird sowohl zur Charakterisierung der Strukturen von Knochen und Knochenimplantaten, der Porosität in Sintermaterialien als auch bei Untersuchungen der räumlichen Verteilung von Legierungsbestandteilen eingesetzt.

Synchrotron-Refraktions-Computertomographie SyRef-CT wird für die Charakterisierung von hochstrukturierten Werkstoffen, insbesondere Metall-Matrix-Kompositen eingesetzt. Das Verfahren basiert auf dem höchst kontrastreichen Brechungseffekt von Röntgenstrahlen an inneren Grenzflächen kombiniert mit der transversalen Ortsauflösung durch die Methoden der Computertomographie.

Basis der gezeigten Messverfahren ist die Nutzung von Synchrotronstrahlung. Sie wird erzeugt, wenn Elektronen mit fast Lichtgeschwindigkeit auf einer Kreisbahn fliegen. Sie ist extrem intensiv, parallel und polarisiert. Ihre nutzbare Energie (Farbe) reicht vom Infrarot bis in den harten Röntgenbereich. Nach Bedarf kann ein bestimmter Energiebereich für die Experimente gewählt werden

Kontakt:

Dr. rer. nat. Bernd R. Müller

Fachgruppe VIII.3 Radiologische Verfahren

Telefon: +49 30 8104-4635

Fax: +49 30 8104-1837

E-Mail: bernd.mueller(at)bam.de

BAM-Pressemitteilung 5/06 vom 13. April 2006