In-situ Infrastruktur für die mikroskopische Materialforschung

ACR – Austrian Cooperative Research

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Kurzbeschreibung

Elektronenmikroskope werden in immer stärkerem Maße für in-situ Experimente eingesetzt. Dabei wird die Probenkammer des Mikroskops als Laborraum benutzt. In dieser können physikalische und chemische Experimente durchgeführt und deren Ablauf bei hoher Vergrößerung beobachtet und analysiert und auch mittels Video dokumentiert werden. Man erhält also nicht nur Informationen darüber, was sich auf makroskopischer Ebene abspielt, sondern auch welche Veränderungen während des betreffenden Prozesses im Mikrometer- bzw. Nanometerbereich auftreten. Erst dies ermöglicht häufig die vollständige Aufklärung darüber, wie Materialumwandlungen in Abhängigkeit von den Testparametern und des inneren Aufbaus der Probe vor sich gehen.

Für die Durchführung solcher dynamischen Untersuchungen sind jedoch geeignete Zusätze zum Mikroskop notwendig. Der Raum in der Mikroskopkammer ist ja sowohl in einem Raster- (REM) als auch einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) beschränkt. Eigens für den entsprechenden Mikroskoptyp entwickelte Heizvorrichtungen sowie Messvorrichtungen für die Aufnahme entsprechender mechanischer, elektrischer, thermischer Parameter während des Prozessablaufes sind daher notwendig und am Zentrum für Elektronenmikroskopie auch vorhanden.

Mit dem vorhandenen Instrumentarium können unter anderem Korrosionsvorgänge (Hochtemperaturkorrosion), Sinterprozesse und Rekristallisationsvorgänge bei verschiedenen Temperaturrampen und in verschiedenen Atmosphären untersucht werden. Ein weiteres Beispiel ist etwa die Änderung der Domänenstruktur von ferroelektrischen Keramiken in Abhängigkeit von der Temperatur. Unter Umständen kann gleichzeitig auch die Änderung verschiedener physikalischer Parameter, wie etwa des elektrischen Widerstandes des Materials, während des Experiments verfolgt werden.

Die Materialien können sowohl vor dem Experiment als auch nachher chemisch und kristallographisch ausführlich charakterisiert werden. Der innere Aufbau der Proben und dessen Änderung kann mittels Elektronentomographie auch dreidimensional dargestellt und die entsprechenden Strukturen direkt vermessen werden.

Ansprechperson

a.o. Univ.-Prof. DI Dr. Ferdinand Hofer

Research Services

Kooperative Forschung mit Universitätsinstituten, außeruniversitäre Forschung und Industrie mit einem Schwerpunkt auf KMUs.

1. Hochaufgelöste Oberflächenabbildung und Mikro- und Nanoanalysen mittels Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenspektrometrie
2. Chemical Imaging mittels FT-Infrarot- und Raman-Mikroskopie
3. Entwicklung von funktionellen Nanostrukturen (3D-Nanofabrikation) mit der Focused-Ion Beam Methode (FIB)
4. Schadensfallanalytik von metallischen Werkstoffen, elektronischen Bauelementen, Sensoren, Leichtmetallen und Verbundwerkstoffen
5. Nanoanalytik mittels hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) mit EELS und EDX, HAADF-Abbildung und Tomographie bis zur atomaren Auflösung für Materialforschung, Halbleiterbauelemente, Sensoren und Nanoteilchen
6. Mikroskopische Kristallstrukturanalyse mittels Elektronenbeugung im REM und TEM
7. In-situ Experimente zur Untersuchung physikalischer und chemischer Abläufe im Mikro- und Nanometerbereich im REM und TEM

Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur

Für weitere Informationen siehe Forschungsinfrastruktur-Eintrag "Austrian Centre for Electron Microscopy and Nanoanalysis": https://forschungsinfrastruktur.bmwfw.gv.at/de/fi/austrian-centre-for-electron-microscopy-and-nanoanalysis_1454