Röntgendiffraktometer (XRD-System) (Erneuerung)

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 580407521

Die Kenntnisse über die mikrostrukturellen Eigenschaften sind von entscheidender Bedeutung für ein Prozess-Struktur-Eigenschaft-Verständnis zur Optimierung der Herstellungsprozesse und Leistungsfähigkeit. Entscheidende mikrostrukturelle Eigenschaften, wie Eigenspannungen, Phasenzusammensetzungen und Versetzungsdichten, werden beim Antragsteller in derzeit über 20 laufenden und geplanten Projekten anhand des Röntgendiffraktometers XRD Bruker D8 Discover ermittelt. Das System ist annähernd zehn Jahre alt und weist durch die intensive Nutzung Abnutzungseffekte auf, die sich in Form einer geringeren Zuverlässigkeit bzw. längeren Ausfallzeiten äußern. Zusätzlich entspricht der 1D-Detektor nicht mehr dem Stand der Technik. Die Auflösung und Messzeit sind im Vergleich zu 2D-Detektoren begrenzt. Hierdurch können relevante Eigenschaften der Mikrostruktur nur punktuell analysiert werden. Eine detaillierte Untersuchung in Form von Mappings, um z.B. die Eigenspannungsverteilung nach dem Lötprozess zu ermitteln, ist nicht möglich. Auch intermittierende Messungen während mechanischer Untersuchungen, um z.B. die Entwicklung der Versetzungsdichte zu rekonstruieren, sind nicht möglich. Zudem werden die gesteigerten Anforderungen an neu entwickelte Analyse- und Auswerteverfahren nicht ausreichend erfüllt. Im Rahmen der Ertüchtigung werden allgemeine Servicearbeiten, eine Erweiterung des Funktionsumfangs, die Erneuerung einer Chrom-Röntgenröhre und der Einbau eines neuen Flächendetektors durchgeführt. Anhand des erweiterten Funktionsumfangs kann bei der Auswertung und Analyse der Messergebnisse auf moderne mathematische Modelle zurückgegriffen oder eigene Modelle implementiert werden. Dadurch können die Messdaten gezielt angepasst und anfängliche Auswerteungenauigkeiten, wie z.B. durch zwei sich überlagernden Peaks, nachträglich manuell beseitigt und die Qualität der Messdaten-Nachbearbeitung enorm gesteigert werden. Ein moderner leistungsstarker 2D-Flächendetektor, der die Hybrid Photon Counting- (HPC) Technologie nutzt, wird zusätzlich das Gebiet der Materialwissenschaften und Werkstofftechnik entscheidend verbessern. Durch die pixelweise Analyse der Strahlung über eine definierte Fläche können zusätzlich Debye-Scherrer-Ringe aufgenommen und ausgewertet werden. Dies ermöglicht tiefgehende detaillierte Mikrostrukturanalysen an Metallen, Keramiken, Polymeren und Biomaterialien - von der Nano- über die Mikro- bis zur Makroskala. Insgesamt werden durch die Ertüchtigung des XRDs die Kompetenzen des Antragstellers im Bereich der Mikrostrukturanalyse entscheidend erweitert. Durch die Einbindung weiterer Arbeitsgruppen mit verschiedenen Forschungsschwerpunkten kann die erweiterte Funktionalität des modernisierten Röntgendiffraktometers Bruker D8 Discover einer größeren Nutzungsgruppe zugänglich gemacht werden, wodurch der wissenschaftliche Erkenntnisgewinn gravierend gesteigert wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Röntgendiffraktometer (XRD-System) (Erneuerung)
• Gerätegruppe: 4010 Einkristall-Diffraktometer
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Frank Walther