Physikalisch begründete Volumen-Rekonstruktion für die 3D-Atomsonden-Mikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Guido Schmitz
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232117566

Atomsondentomographie ist ein Verfahren der hochauflösende 3D Materialanalyse mit einem außergewöhnlichen Funktionsprinzip: Atome der Probe werden als Ionen einzeln abgelöst, in einem ortsauflösenden System detektiert und aufgrund ihrer Flugzeit identifiziert. Durch numerische Rekonstruktion wird abschließend eine 3D-Karte der Atomverteilung erstellt. Die bisher verwendeten, auf einfacher Projektionsgeometrie basierenden Rekonstruktionsalgorithmen führen zu nicht tolerablen Artefakten und begrenzen letztlich die Auflösung oder Positioniergenauigkeit auf etwa 1 nm. Ziel des Projektes ist, ein auf physikalischen Prinzipien beruhendes, neues Rekonstruktionsverfahren zu begründen.In einer ersten Phase des Projektes wurde die ursprüngliche Idee getestet, elektrische Felder und Ionentrajektorien für konkrete Proben exakt zu berechnen und dann durch Vergleich mit den Detektionspositionen die korrekte Trajektorie auszuwählen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde ein ergänzendes Prinzip abgeleitet, welches eine eindeutige Positionierung der Atome erlaubt. Jetzt soll dieses Prinzip an verschiedenen Geometrien getestet und verbleibende Parameter so bestimmt werden, dass die korrekte Geometrie und Mikrostruktur möglichst allgemein reproduziert wird.Die Genauigkeit des Verfahrens soll gesteigert und es soll untersucht werden, ob sogar die Bestimmung der atomaren Gitterstruktur möglich wird. Die Effizienz der Algorithmen soll so verbessert werden, dass die Ausführung auf kleinen Multikern-Rechenkarten möglich wird und eine Software zur Auswertung konkreter experimenteller Daten zur Verfügung gestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen