Röntgen-Kristall-Mikroskop für Live-Untersuchungen

Gerät erlaubt tiefe Einblicke in polykristallines Material

Oak Ridge (pte014/18.02.2000/11:00)

Den direkten Blick auf winzige Kristallformationen, beispielsweise in Computerchips, ermöglicht ein neues Werkzeug aus den USA, berichtet das US-Fachmagazin ScienceDaily. http://www.sciencedaily.com/releases/2000/02/000215064018.htm Mit dem Röntgen-Kristall-Mikroskop ist erstmals damit die "Live"-Untersuchung von Materialien möglich, die aus kleinen, nicht ausgerichteten Kristallblöcken bestehen, so genannten "grains" in polykristallinen Materialien. Das neue Gerät soll die gezielte Entwicklung neuer Materialien deutlich voranbringen können - Materialien für den Einsatz in Computern, Fahrzeugen und medizinischem Gerät oder zur Erzeugung und Übertragung von Elektrizität.

Mit bisherigen Methoden ließen sich nur isolierte, aus dem Zusammenhang genommene Kristalle genauer betrachten, oder nur die Durchschnittseigenschaften einer Gruppe von "grains" herausfinden. "Es ist, als hätte man ein Mikroskop, das uns zum ersten Mal die dreidimensionale Kristallstruktur der meisten Materialien sehen lässt", so Gene Ice von der Metals & Ceramics Division des staatlichen Oak Ridge National Laboratory http://www.ornl.gov/ (ORNL). "Es erlaubt uns, die Evolution von Materialien in einer Größenordnung zu beobachten, die zu groß ist, um jedes Atom zu berücksichtigen, und zu klein, um die Gleichmäßigkeit der Struktur anzunehmen: die so genannte Mesoskala."

Bei integrierten Schaltkreisen auf dem Computerchip kann das neue Mikroskop beispielsweise die winzigen Leiterverbindungen untersuchen, während der Chip Signale verarbeitet. Die Form, Orientierung und Belastungen der einzelnen "grains" während dieser "Live-Beobachtung" geben Aufschluss darüber, weshalb solche Verbindungen versagen können. Auch Forscher an der Hochtemperatursupraleitung erproben das Gerät bereits.

Für das neue Gerät waren drei technische Innovationen nötig. Das Team um Ice und Ben Larson von der Solid State Division entwickelte zunächst eine verbesserte Fokussierungstechnik für Röntgenstrahlen. Zweitens nutzten sie das Prinzip der Laue Beugung, eine Standardmethode der Kristallographie, um die Kristallausrichtung zu bestimmen - auf dem Gebiet der Präzisionsmessung eingesetzt, kann sie die Orientierung und Belastung einzelner "grains" mit hoher Genauigkeit bestimmen. Drittens entwickelte das Team eine Software, die die optischen Ergebnisse des Mikroskops automatisch "sortiert" und verfälschende Effekte in den Daten erkennt und herausrechnet. "Jetzt arbeiten wir daran, das Mikroskop vom Forschungsprojekt zum routinemäßig einsetzbaren Werkzeug zu machen", so Ice. (wsa, ScienceDaily) (Ende)