Zur Übersicht

Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Multimodale 3D-Röntgen-Rastermikroskopie

Donnerstag (19.09.2019)
15:00 - 15:30 Uhr Hamburg 2

Röntgen-Rastermikroskopie ist eine gängige Abbildungsmethode für die zerstörungsfreie Strukturbestimmung, mit der an modernen Synchrotronstrahlungsquellen aufgrund deren hoher Brillianz und hohem Photonenfluss hohe räumliche Auflösungen von bis zu einigen 10nm in direkter Bildgebung möglich sind. Bei dem Verfahren der Röntgen-Rastermikroskopie wird der Röntgenstrahl durch spezielle Optiken fokussiert.Mit diesem fokussierten Strahl wird die Probe abgerastert, wobei an jedem Rasterpunkt die lokalen Probeneigenschaften gemessen werden. Daraus entsteht ein dem Kontrastmechanismus entsprechendes 2D-Bild, dessen räumliche Auflösung auf die Strahlgröße begrenzt ist. Im Bereich harter Röntgenstrahlung lässt sich die 2D-Mikroskopie aufgrund der hohen Eindringtiefen außerdem leicht mit tomographischen Verfahren auf 3D erweitern. Für solch ein Tomogramm wird die Probe zu verschiedenen, gleichmäßig über 180° verteilten Positionen gedreht und an jeder dieser Positionen 2D abgerastert.

Viele Materialien und Proben in modernen Industrie- und Forschungsbereichen, wie etwa strukturierte Katalysatoren oder elektronische Bauelemente, bestehen aus verschiedenen Strukturen und sind oftmals in bestimmten Bereichen auch texturiert. Um diesen und weiteren physikalischen Eigenschaften bei Untersuchungen gerecht zu werden, vereinheitlichen wir verschiedene, sich ergänzende Methoden in einer simultanen Messung. Durch das parallele Messen von Röntgenabsorption (XRA), Röntgenfluoreszenz (XRF) und Nano-Diffraktion (XRD) im tomographischen Verfahren erhalten wir zeitgleich Informationen über die atomare Elementverteilung als auch über die kristalline Beschaffenheit der Probe und können die jeweiligen strukturellen Unterschiede räumlich lokalisieren und voneinander trennen. Dieser multimodale Ansatz erlaubt es daher zum Beispiel einkristalline Körner samt deren Größe und Orientierung eingebettet in texturierte polykristalline Strukturen zu untersuchen und darzustellen. Als Prototyp für diese multimodale Messung diente ein im FIB (Focused Ion-Beam) präpariertes Stück eines Infineon-Microchips mit rund 8µm im Durchmesser und 3µm Höhe, welches mit 100nm Schritten abgerastert wurde.

In Zukunft werden mit verbesserten Röntgenoptiken noch kleinere Röntgenfoki und daher höhere Auflösungen möglich werden. Weiterhin werden indirekte Abbildungsmethoden wie die Ptychographie, die nicht durch die Fokusgröße begrenzt sind, die räumliche Auflösung auf unterhalb 10nm verbessern.

Sprecher/Referent:
Maria Scholz
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Christian Schroer
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Dr. Andreas Schropp
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Lukas Grote
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Maik Kahnt
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Martin Seyrich
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Felix Wittwer
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Ralph Doehrmann
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
  • Dr. Gerald Falkenberg
    Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY