Ein neuartiges Mikroskop bietet erstmals einen nicht-zerstörenden Einblick in die Mikrostruktur neuartiger Materialien und hilft so, ihre Herstellung und den nicht homogenen Aufbau zu kontrollieren. Bisher waren Forscher im so genannten mesoskopischen Größenbereich (Zehntel bis Hundertstel Mikrometer) vor allem auf zweidimensionales Röntgen oder auf Berechnungen und Computermodelle angewiesen, ohne direkte experimentelle Bestätigung. Nun gelang es US-Forschern, die atomgrößengenaue Auflösung von Röntgenbeugung mit den dreidimensionalen Fähigkeiten der Röntgentomographie zu verbinden. Daraus entstand das 3D-Mikroskop namens DAXM (Differential Aperture X-ray Microscope).
Die Technik vermisst im Detail die Kristallstruktur, Ausrichtung und auch die Verschiebungen vor, während und nach einer Verformung. “Die Technik funktioniert wie eine Lochkamera und erlaubt den Zugriff auf die komplette Beugungsinformation”, berichtet das Team um B. C. Larson vom Oak Ridge National Laboratory im Fachblatt “Nature”.
Röntgenstrahlen von etwa 0,5 Mikrometern sorgen für eine Auflösung im Submikrometerbereich, und bei der Datensammlung und Analyse der Röntgenstrahlen-Beugungsmuster helfen zuvor entwickelte kristallographische und Computerindex-Methoden. Die Forscher bewiesen die Leistungsfähigkeit des DAXM durch dreidimensionale, mikrometerfeine Messungen von Strukturorientierung und Korngrößen in so genanntem polykristallinem Aluminium. Auch Spannungs- und Belastungsmessungen in zylindrisch verformtem Silizium konnten sie demonstrieren. Die Technik lässt sich auf die polykristallinen Materialien ebenso anwenden wie auf Einkristalle und Kompositmaterialen, berichten die Autoren.
Dörte Sasse
