Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)

• Subject Area: Materials Engineering
• Term: Funded in 2024
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 546550152

Das Kompetenzfeld Werkstoff- und Oberflächentechnik und die Forschungsgruppe Aufbau- und Verbindungstechnik des Instituts für Innovative Mobilität (IIMo) der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) sehen als wichtigste Neubeschaffung für die nächsten Jahre ein Rasterelektronenmikroskop mit einer Feldemitterquelle und hochsensitiven Detektoren, die z.B. auch bei geringen Beschleunigungsspannungen Bilder mit hoher Auflösung ermöglichen. Damit wird die wissenschaftliche Arbeit mehrerer Arbeitsgruppen gesichert und stark erweitert. Durch ein hochwertiges Feldemittergerät kann die Auflösung gegenüber dem veralteten Wolframglühkathodengerät der THI (Alter ca. 20 Jahre) wesentlich gesteigert und auch die Analysemöglichkeit mit EDX und EBSD aufgrund eines höheren Strahlenstroms und einer höheren Strahlstabilität deutlich verbessert werden. Außerdem besteht die Möglichkeit im STEM-im-SEM-Modus zu arbeiten, wobei durch den Transmissionsmodus auch feinste Strukturen im kleinen Nanometerbereich sichtbar gemacht werden können. Insbesondere eine Analyse von sehr feinen Ausscheidungen im einstelligen Nanometerbereich (z.B. Nickelbasis-Superlegierungen) ist mit dem derzeit zur Verfügung stehenden Gerät nicht möglich. Auch im Bereich der additiven Fertigung treten kleinste Phasen auf, die sich in diesem Fall aufgrund der sehr hohen Erstarrungsgeschwindigkeiten bilden. Als weiteres Anwendungsbeispiel dienen im Bereich der Zinnbasislegierungen feine Ausscheidungen im Lotmaterial und an den Metallisierungen (Ausscheidungssäume). Für die Zukunft der THI ist es sehr wichtig vergleichbar zu hochwertigen Forschungseinrichtungen arbeiten zu können und die bisherigen Forschungsinitiativen weiter auszubauen. Die Chancen stehen dafür sehr hoch, da die Antragsteller in den letzten Jahren eine sehr solide Basis geschaffen haben und in den Fachkreisen sehr viel Anerkennung zukommt. Ohne ein sehr hochwertiges REM besteht nicht die Möglichkeit materialwissenschaftliche und auch damit verknüpfte Themen zu bearbeiten, da die Fertigung, die Mikrostruktur der Werkstoffe und die resultierenden Werkstoffeigenschaften untrennbar miteinander verknüpft sind. Rein aus Fakultätsmitteln, die vorwiegend für die Lehre eingesetzt werden, Industriemitteln oder Forschungsprojekten kann ein REM unmöglich angeschafft werden. Ziel ist es, durch das REM auch in Zukunft an Aufgabenstellungen der Materialwissenschaft und der angrenzenden Disziplinen (Aufbau und Verbindungstechnik, Simulation, KI) in Forschungsprojekten auf einem sehr hohen Niveau teilnehmen zu können. Das Kompetenzfeld Werkstoff- und Oberflächentechnik und die Forschungsgruppe „Micro-electronic Packaging“ sind mit der Industrie und anderen Forschungseinrichtungen sehr gut vernetzt.

• DFG Programme: Major Research Instrumentation
• Major Instrumentation: Feldemitter-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM)
• Instrumentation Group: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Applicant Institution: Technische Hochschule Ingolstadt
• Leader: Professor Dr.-Ing. Ulrich Tetzlaff