Magnetooptisches Kerr-Mikroskop mit in-situ Zug-Druck-Modul

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464498574

Das Kerr-Mikroskop bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten bei interdisziplinären Forschungstätigkeiten hinsichtlich der Untersuchung magnetischer Domänenstrukturen, deren Verteilung und Ausrichtung, sowie deren Verhalten bei Beeinflussung durch äußere Magnetfelder, mechanische Spannung und Temperatur. Der Fokus der Grundlagenprojekte liegt auf der Erforschung der Mechanismen des elastischen Verhaltens ferromagnetischer Konstruktionswerkstoffe mittels mikromagnetischer und magnetooptischer Analysen.Das Kerr-Mikroskop ist ein High-Tech-Lichtmikroskop, das den magnetooptischen Kerr-Effekt als Kontrastmechanismus für die Visualisierung magnetischer Domänen und Magnetisierungsprozesse verwendet. Das System wird hauptsächlich zur Erforschung von mikrostrukturabhängigen magnetischen Eigenschaften eingesetzt, um das Werkstoffverhalten unter elastischen Spannungen zu charakterisieren. Obwohl die meisten Konstruktionswerkstoffe im Bereich niedriger Spannungen weit unterhalb der Fließgrenze angewendet werden, ist eine genaue Charakterisierung der betriebsrelevanten mikrostrukturellen Veränderungen sehr eingeschränkt durch eine fehlende visuelle, ortsauflösende Information über die Mechanismen, die einer plastischen Verformung vorausgehen. Basierend auf der Analyse der magnetischen Parameter wird es möglich, die Reaktion des Werkstoffs und der betriebsrelevanten mikrostrukturellen Änderungen auch bei geringer mechanischer Beanspruchung zu quantifizieren. Das Kerr-Mikroskop ermöglicht eine hochauflösende lichtmikroskopische Charakterisierung der magnetischen Domänen ferromagnetischer Konstruktionswerkstoffe sowie der Bewegung der Domänenwände durch Anlegen eines externen Magnetfelds, mechanischer Spannungen und Temperatur. Ziel der Forschungsaktivitäten ist, neue Grundlagen für die Charakterisierung von Mechanismen des Werkstoffverhaltens zu schaffen, um die neuesten wissenschaftlichen Fragen der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik zu untersuchen.Das Mikroskop wird auch in Forschungsprojekten zur in-situ-Untersuchung von Verbundwerkstoffen und Leichtmetallen eingesetzt. Alle aktuellen Projekte des Antragstellers beinhalten mechanische in-situ-Tests mittels Rasterelektronenmikroskopie und Computertomographie. Der Phasenkontrast der Lichtmikroskopie ermöglicht die gleichzeitige Analyse der Mikrostruktur sowie die Beobachtung der Rissausbreitung, die eine Lücke bei der skalenübergreifenden in-situ-Charakterisierung von Verformungs- und Versagensmechanismen schließt.Dank der gewählten Gerätekonfiguration des Kerr-Mikroskops kann das elastische Verhalten ferromagnetischer Werkstoffe in-situ mit wissenschaftlicher Akribie erforscht werden. Das neuartige Kerr-Mikroskop wird einen bedeutenden Erkenntnisgewinn generieren, der zu einem grundlegenden Verständnis über das elastische Verhalten von Konstruktionswerkstoffen beitragen wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Magnetoptisches Kerr-Mikroskop mit in-situ Zug-Druck-Modul
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Frank Walther