Ziel der Entwicklung

Das Institut für angewandte Photonik verfolgte mit dem Forschungs- und Entwicklungsprojekt die Realisierung eines Labor-Röntgenspektrometers, dass gegenüber bisher genutzten Geräten durch den Betrieb mit Kleinleistungs-Röntgenröhren in Kombination mit einem Mosaikkristall als dispersives Element eine erheblich bessere Fokussierbarkeit und damit ortsaufgelöste Messung ermöglicht und wesentlich kürzere Messzeiten benötigt.

Vorteile und Lösungen

Wir konnten für dieses Labor-Röntgenspektrometer die Eigenschaften des kompakten Laboraufbaus, der hohen spektralen Auflösung, und der hohen Signalintensität in der Detektorebene nachweisen. Damit ist die Basis für Feinstrukturuntersuchungen an den Absorptionskanten in einem kompakten Laboraufbau bei geeigneten Messzeiten gegeben. Die Bewertung der durch Transmissionsmessungen gewonnenen Ergebnisse zeigt, dass die in der Literatur publizierten Ergebnisse mit unserem Labor-Röntgenspektrometer mit Einsatz von HOPG (Highly Ordered Pyrolytic Graphite ) Kristallen reproduziert werden können. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass unter Verwendung einer Polykapillaroptik eine Ortsauflösung von mehr als 100 Mikrometern realisierbar ist. Bei längeren Messzeiten kann eine Ortsauflösung bis 34 Mikrometern realisiert werden. Wir können mit unserem Labor Röntgenspektrometer Testaufbau zeigen, dass im Vakuum auch eine Messung der Absorptionsspektren in der Reflexion, mit geringerer Reflektivität der HAPG-Kristalle, bei vertretbaren Messzeiten durchgeführt werden kann. Bei diesen in der Reflexion durchgeführten Untersuchungen konnte an der Nickel K-Absorptionskante eine hervorragende spektrale Auflösung von Elektrik und Elektronik gleich 4000 demonstriert werden. Diese Ergebnisse ermöglichen die Messung der Nahkanten-Absorptionsstruktur. Damit können Kunden alle in der Absorption enthaltenen Strukturinformationen, sowie die Bestimmung unbesetzter Orbitale und des Oxidationszustandes aus der Auswertung erhalten.

Zielgruppe und Zielmarkt

Eine erweiterte Version des Labormusters wird einen seriennahen Prototyp darstellen. Dieser Prototyp muss ebenfalls mit einer Steuerungssoftware und Auswertungssoftware versehen werden und in eine Gesamtsteuerung integriert werden. Wir streben an, das entwickelte Konzept für ein Labor-EXAFS-Spektrometer anzuwenden. Dabei können wir auf die Zusammenarbeit mit den Entwicklern eines am Synchrotron verwendeten Softwarepaketes von der Universität Riga bauen, welche im Rahmen des Vorhabens auf- und ausgebauten Kontakte weiternutzen. Die Demonstration der Leistungsfähigkeit unseres Labor-EXAFS-Spektrometers an apllikativen Musterexperimenten erfolgt in Zusammenarbeit mit potenziellen Anwendern.