Ausstattung des IMST

Hochauflösendes analytisches Rasterelektronenmikroskop Zeiss Ultra plus

  • Detektoren: In-lens SE, In-lens EsB, AsB, SE, STEM
  • Auflösung: 1 nm bei 15 kV, 1,7 nm bei 1 kV, STEM: 0,8 nm bei 30 kV; Spannungen 100 V bis 30 kV; Ströme 4 pA bis 40 nA

  • EDS / EDX: System mit stickstofffreiem Driftdetektor von Oxford, inkl. Schichtenanalysesoftware und automatischer Partikelanalyse

  • EBSD: System mit Detektor Nordlys II von Oxford, inkl. 4 Forwardscatterdetektoren

  • Gasinjektionssystem zur Aufladungskompensation

  • Weiteres: Magnetfeldfreier Probenraum, Schottky-Emitter, Schleuse, Probenstrommessung, Probenraumkamera, Vakuumpuffer

  • Bildanalysesoftware Scandium, auch für Metallographie und Stereobilder

Analytisches Rasterelektronenmikroskop Philips XL30

  • RE-Detektor zur Analyse von heterogenen Gefügen (z.B. Karbide / Nitride in Stählen, Einschlüsse, intermetallische Phasen in Al-Legierungen, Seigerungen, etc.)
  • Sekundärelektronendetektor, ebenfalls zur Gefüge- und Schadensanalyse (Bruchflächen)

  • Hard- und Softwareupgrade durch Point Electronic

  • SUTW-EDAX-Detektor und zugehöriger Software zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe, auch für leichte Elemente bis Bor geeignet

  • Automatische chemische Analyse über einen rechnergesteuerten Tisch für die Linienanalyse und Elementverteilung von z.B. gespritzten Schutzschichten, Überzügen, Schweiß- und Lötverbindungen, etc.

  • Elektronenstrahllithographie

Raster-Kraft-Mikroskop (AFM) NanoWizard 3 von JPK

  • Kontakt- und AC-Messungen

  • Scanner mit xy-Messbereich bis 100µm und z-Bereich 15 µm

  • Messungen an Luft und in Flüssigkeit

  • Biomat-Workstation zur Zusammenarbeit mit optischer Mikroskopie für lichtundurchlässige Proben

  • elektrochemische Zelle mit Heizung

  • c-AFM (conductive AFM)

  • Oberflächenpotential (Kelvin Probe Microscopy)

  • piezoelektrische Kraftmikroskopie

  • Kraft- und Stromspektroskopie

  • Force Modulation Microscopy

  • Reibung

  • Manipulation

  • Magnetic Force Microscopy

  • Flüssigkeitszelle mit Heizung etc.

Raster-Kraft-Mikroskop (AFM) Nanostation II von SIS / Bruker

  • Kontakt- und Nichtkontaktmessungen (Kontrolle von Amplitude oder Frequenz), Scanner mit Messbereichen bis 40 µm und bis 200 µm Messungen an Luft und in Flüssigkeit 
  • Einbau in leistungsfähiges optisches Mikroskop mit offenem Probenbereich
  • Diverse Modi für die Untersuchung von lokalen Materialeigenschaften im Submikrometerbereich:
    • PFM (Piezoelectric Force Microscopy)
    • Reibung
    • SSPM / KPM (Scanning Surface Potential Microscopy / Kelvin Probe Microscopy)
    • c-AFM / SSRM (condictive-tip AFM / Scanning Spreading Resistance Microscopy)
    • EFM (Electric Force Microscopy)
    • MFM (Magnetic Force Microscopy)

Optische 3D- Mikroskopie mit dem DCM8 von Leica

  • Dreidimensionale optische Mikroskopie mit verschiedenen Verfahren:
    • Fokusvariation
    • Konfokale Mikroskopie für mehrere Wellenlängen
    • Interferometrie mit Weißlichtinterferometrie, Phaseninterferometrie und erweiterter Phaseninterferometrie
  • Schichtdickenbestimmung transparenter Schichten
  • Optische Bildgebung, auch als Kombination von Farbbildern mit 3D-Messungen; vollfokussierte Bilder
  • Offener Aufbau erlaubt vielfältige Probengrößen
  • Methoden und Beispiele eigener Messungen sind als Poster zusammengestellt

Moderne Lichtmikroskope

  • OLYMPUS PROVIS und LEICA DMRM mit Bildverarbeitung (IMATEC)
    zur quantitativen Bestimmung von Gefügen
  • Mikrohärteprüfgerät Shimadzu HVM 2000 mit Datenerfassung

  • Zeiss-Mikroskop Axiotech Vario mit AFM, s.o.

  • Olympus BX51M mit Ramanspektrometer, s.u.

  • Zeiss-Mikroskop AxioImager A2m mit Mikrospektrometer, s.u.

Ramanmikroskop Bruker Senterra

  • Laser: 532 nm und 785 nm
  • Bereich: 80 cm-1 bis 4400 cm-1

  • Auflösung: lateral 1 µm, konfokal 2 µm, 3 cm-1

  • Messung: depolarisiert, polarisiert

  • Heiz- und Kühltisch Linkahm, -196°C bis 600°C

  • Photolumineszenzerweiterung

Röntgendiffraktometer Panalytical X' Pert Pro MPD

  • Feinstruktur-Röntgenröhre Kupfer
  • Monochromator
  • Weitwinkel-Präzisionsgoniometer
  • offene Eulerwiege
  • Punktfokus- und Strichfokus-Optik
  • PIXCEL Detektorsystem und Xenon-Proportionalzähler

Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Werkstoffen und Schichtsystemen

Im Kern des magnetischen Messplatzes steht ein Vibrationsmagnetometer EV7-VSM mit zahlreichen Optionen. Die Feldstärke kann bis zu 2,1 Tesla stark sein, die Empfindlichkeit liegt unter 1 µemu, der Temperaturbereich umfasst 100 K bis 1000 K, und mit Vektorspulen und Probenrotator können Anisotropiemessungen durchgeführt werden. Eine weitere Option ( EV1-MR ) erlaubt Magnetowiderstandmessungen über einen breiten Widerstands- und Temperaturbereich. Magneto-optische Messungen können mit dem NanoMOKE2 durchgeführt werden, das eine sehr hohe Empfindlichkeit und eine hohe räumliche Auflösung besitzt und auch als Kerrmikroskop genutzt werden kann.

siehe Beitrag

Charakterisierung von Multifunktionsschichten

( Herstellung: ->  Sol-Gel-Verfahren ( PZT, PLZT ))

  • Aufbau zur Messung pyroelektrischer Eigenschaften mit thermodynamischer Kühlung/Heizung (Peltierelement) und Nah-Infrarotlaser, Lock-In-Verstärker und Funktionsgenerator.

  • Aufbau zur Messung piezoelektrischer Eigenschaften mit einem Laservibrometer (Polytec). Messungen können mit Frequenzen von quasistatischen Auslenkungen bis zu 20 MHz und mit Spannungen von 1 mVpp bis 8 kVpp durchgeführt werden. Ergänzend wurde auch ein d33-Meter aufgebaut.

  • Ferroelektrische und dielektrische Eigenschaften: Prüfung und elektrische Charakterisierung nichtlinearer dünner Schichten und ferroelektrischer Materialien mit dem TF Analyzer 2000 von aixACT.

  • Impedanzspektroskopie: Untersuchungen von 5 Hz bis 13 Mhz mit dem computergesteuerten Agilent 4192A Impedanzanalysator.  Mit der elektrochemischen Workstation Zahner IM6e können Impedanzmessungen zwischen 10 µHz und 1 MHz ausgeführt werden.

  • Leckströme können hochgenau mit dem Keithley 6517A Elektrometer bestimmt werden

Optische Eigenschaften und Schichtdicke

  • Spektrometer Lambda 950 UV-Vis-NIR
  • Spektrometer Lambda 35 UV-Vis von 200-1100 nm
  • UV-Vis Mikrospektrometer an Zeiss-Mikroskop AxioImager A2m (A.S. & Co), 220 nm - 1000 nm
  • Hochgenaue Reflexionsmessungen bei 632,8 nm mit dem DRE EL X-02C Ellipsometer

Physikalisch-chemische Charakterisierung

      • Kontaktwinkelmessung

        OCA 15 EC, Dataphysics 1-180°; 0,1° Auflösung, Softwaregesteuerter Dispenser Kipptisch für Abrollwinkelbestimmung
      • DSC (Differential Scanning Calorimetry)

        Setaram DSC 131. Temperaturbereich: -150° C - 500° C in oxidierender Atmosphäre, bis 700° C unter Stickstoffatmosphäre;

        Heizrate: maximal 50K / min. derzeit verfügbare Atmosphären: Argon, Stickstoff, Luft

      • Rheometer

        CR-Rotationsviskosimeter Rheometric RM180
        Drehzahlbereich: 5 - 1000 min-1
        Temperaturbereich: 0 - 80
        Viskositätsbereich: 0,003 - 1640 Pa*s
         
      • Elektrochemie

        Elektrochemische Untersuchungen können mit einem Potentiostaten (263a von Princeton ) und einer elektrochemischen Workstation ( IM6e von Zahner ) sowie diversen einfacheren Potentiostaten und Sourcemetern durchgeführt werden. Die Geräte haben einen Spannungsbereich von bis zu ±400 V, einen maximalen Strom von 5 A und sind mit Software für zahlreiche Messmodi ausgerüstet.
         
      • Partikelgrößen- und Zetapotentialmessung mit dem BeckmanCoulter Delsa Nano C
         

        Partikelgrössenbestimmung

        Zetapotentialbestimmung

        • Messmethodik: Dynamische Lichtstreuung

        • Messbereich: 0,6 – 7.000 nm (Durchmesser)

        • Probenkonzentration: 10 ppm bis 40% (probenabhängig) 

        • Verschiedene Auswertemethoden

        • Messmethodik: Elektrophoretische Lichtstreuung

        • Messbereich: +/- 200 mV

        • Leitfähigkeitsbereich: bis zu 200 mS/cm

        • Probenkonzentration: Messung auch in hohen Konzentrationen durch spezielle Messzelle

        • Verschiedene Auswertemethoden

      Präparation

      • Magnetron-Sputteranlage (PVA 75, Lesker)
        • 3 Sputterquellen
        • RF bis 300 W und DC
        • Probenheizung bis 350° C
        • Prozessgase
        • Erweiterung der Anlage um einen Elektronenstrahlverdampfer (Ferrotec) mit Mehrtiegelverdampfer und Hochspannungsnetzgerät (bis 10 kV)
      • Spin-Coating, Sprühpyrolyse, Dip-Coating, Bedampfung, Sputter-Coater, Lasermikrostrukturierung

      Werkstoffprüfsysteme

      • Servohydraulisches Prüfsystem MTS 250 (250 kN Kraftmessdose) mit hydraulischer Einspannvorrichtung, Hochtemperaturprüfvorrichtung und Anwendungsprogrammen zur Bruchzähigkeit, Dauerfestigkeit etc.
      • Kleinlastprüfmaschine MTS Synergie mit 1 KN, 100 N, 500 N und 10 N Kraftmessdosen und pneumatischer Einspannvorrichtung zum Prüfen von Drähten und kleinsten Bauteilen
      • Härteprüfgeräte Vickers, Brinell und Rockwell
      • Kriechmaschine mit Feindehnungsmessung zur Prüfung der Zeitstandfestigkeit bei Temperaturen bis zu 1000° C
      • Rauheit
      • Oberflächentypographie (3D)

      Wärmebehandlung

      • Schutzgasöfen für die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe, Bestimmung der Härtbarkeit
      • Schutzgashochtemperaturofen (Nabertherm, max. Temperatur 1800°C) zum Sintern von Keramiken

      Korrosionsprüfung

      • Potentiodynamisch
      • Interkristallin