Spezielle röntgenographische Mikrobeugung
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Jürgen Bauch
and Hans-Jürgen Ullrich
Kurzfassung
Es gibt weltweite Anstrengungen, Mikrobereiche kompakter Proben mittels Röntgenmikrobeugungsverfahren („X-ray Microdiffraction“) zu untersuchen. Die synchrotron- bzw. elektronenstrahlangeregte KOSSEL-Technik (Teil 1) und die neu entwickelte Röntgen-Drehschwenk- Technik (Teil 2) werden als spezielle röntgenographische Verfahren vorgestellt und hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten und Grenzen verglichen. Ausgehend vom Prinzip der Entstehung und des Informationsgehaltes dieser Interferenzen werden Auswertungsmethoden und ausgewählte Anwendungen im Mikrobereich wie die Präzisionsgitterkonstantenbestimmung, die Einzelkorn-Orientierungsbestimmung sowie die Eigenspannungsanalyse II. und III. Art an Werkstoffbeispielen beschrieben. Erstmalig wird ein neu entwickeltes „KOSSEL-EBSD-REM-Multifunktionssystem“ vorgestellt.
Abstract
There are world-wide efforts to analyze micro regions of compact samples by means of X-ray diffraction. Two micro diffraction procedures, the KOSSEL technique (part 1) excited by electron or synchrotron radiation beams and the new X-ray Rotation-Tilt Method (part 2), are compared to show their possibilities and limitations. This techniques can be applied to a wide range of analytical problems in materials diagnostics, e.g.: high-accuracy determination of crystallographic orientations, dislocation density determination, determination of decrease in symmetry, high-accuracy determination of lattice constants, precision determination of residual stresses of the second and the third kind as well as phase identification in micro regions. Some selected examples are presented.
Literatur
1 Kossel, W.; Loeck, V.; Voges, H.: Die Richtungsverteilung der in einem Kristall entstandenen charakteristischen Röntgenstrahlung. Z. f. Physik94 (1935) S. 139–145Search in Google Scholar
2 Borrmann, G.: Röntgenlichtquelle im Einkristall. Naturwiss.23 (1935) S. 591–592Search in Google Scholar
3 Borrmann, G.: Über die Interferenzen aus Gitterquellen bei Anregung durch Röntgenstrahlen. Ann. der Physik27 (1936) S. 669–693Search in Google Scholar
4 Laue, M. v.: Röntgenstrahlinterferenzen. Frankfurt/M. 1960Search in Google Scholar
5 Stephan, D.; Blau, W.; Ullrich, H.-J.; Schulze, G.E.R.: Hell-Dunkel-Struktur der KOSSEL- Interferenzlinien und Kristallstrukturanalyse (I): Theoretisches Linienprofil unter Berücksichtigung der Absorption. Cryst. Res. Technol.9 (1974) S. 707–727Search in Google Scholar
6 Stephan, D.; Ullrich, H.-J.; Schulze, G.E.R.: Hell-Dunkel-Struktur der KOSSEL-Interferenzlinien und Kristallstrukturanalyse (II): Theoretische Linien-Ausläufer und Vergleich mit experimentellen Ergebnissen. Cryst. Res. Technol.11 (1976) S. 475Search in Google Scholar
7 Bauch, J.: Röntgen-Drehschwenk- und KOSSEL-Technik als innovative Mikrobeugungsverfahren und ihr Einsatz in der Materialforschung. Habilitationsschrift, TU Dresden, Institut für Werkstoffwissenschaft, 2001Search in Google Scholar
8 Bauch, J.; Ullrich, H.-J.; Böhling, M.; Reiche, D.: A Comparison of the KOSSEL and the X-ray Rotation-Tilt Technique. Cryst. Res. Technol.38 (2003) S. 440–4498Search in Google Scholar
9 Langer, E.; Däbritz, S.; Hauffe, W.: KOSSEL X-ray Microdiffraction and EBSD as Complementary Methods in the SEM. Proc. Microscopy Conference MC 2003, Dresden 200310.1017/S1431927603014107Search in Google Scholar
10 Ullrich, H.-J.: Präzisionsbestimmung von Gitterkonstanten, Orientierungsbestimmung und Ermittlung von Symmetrieelementen mit der KOSSEL- und Pseudo-KOSSEL- Technik im Rückstrahlbereich Dissertation. TU Dresden, Fak. f. Mathematik u. Naturwiss., 1967Search in Google Scholar
11 Bauch, J.; Ullrich, H.-J.; Röder, R; Kolbe, H.; Eggersdorfer, B.: Registrierung von synchrotronstrahlangeregten KOSSEL-Interferenzen mittels Image Plates. HASYLABJahresbericht1995, S. 1017–1018Search in Google Scholar
12 Bauch, J.; Ullrich, H.-J.; Röder, R.; Kolbe, H.; Eggersdorfer, B.: Eine neue Methode zur Detektion von synchrotron- und elektronenstrahlangeregten KOSSEL-Reflexen. Wiss. Z. Tech. Univers. Dresden45 (1996) 3, S. 68–73Search in Google Scholar
13 Goehner, R.P.; Michael, J.R.: Applied Crystallography in the SEM Using a CCD Detector. Advances in X-ray Analysis38 (1995) S. 539–545Search in Google Scholar
14 Ullrich, H.-J.; Bauch, J.; Lin, H.; Kandler, A.: Laborbericht zur Teststellung des SIEMENS SmartCCD-Detektors 1kx1k, Dresden1997Search in Google Scholar
15 Ullrich, H.-J.; Brechbühl, J.; Bauch, J.; Lin, H.; Bartunik, H.-D.; Bösecke, P.; Bourenkov, G.: Detektion von KOSSEL-Linien mittels marCCD-Detektor. HASYLAB-Jahresbericht 1998, Hamburg, S. 887Search in Google Scholar
16 Ullrich, H.-J.; Schulze, G.E.R.: Röntgenographische Mikrobeugungsuntersuchungen an kristallinen Festkörpern mittels Gitterquelleninterferenzen (KOSSEL-Linien) und Weitwinkelinterferenzen (Pseudo-KOSSELLinien). Cryst. Res. Technol.7 (1972) 1–3, S. 207–220Search in Google Scholar
17 Ullrich, H.-J.: Weiterentwicklung der Elektronenstrahl- Mikroanalyse der KOSSEL-, Punkt-Pseudo-KOSSEL- und Weitwinkel- Interferenzverfahren sowie der Einsatz dieser Methoden in der Festkörperphysik und Werkstofforschung. Habilitationsschrift TU Dresden, Fak. f. Naturwiss. und Mathematik, 1975Search in Google Scholar
18 Ullrich, H.-J.: Progress in the Field of KOSSEL- and Pseudo-KOSSEL-Technique. Mikrochim. Acta (Wien)1990, II, S. 19–2410.1007/BF01244154Search in Google Scholar
19 Lin, H.: Methodische Beiträge zur KOSSELund Pseudo-KOSSEL-Technik. Dissertation, TU Dresden, Institut für Werkstoffwissenschaft, 2000Search in Google Scholar
20 Däbritz, S.; Langer, E.; Hauffe, W.: KOSSEL and Pseudo KOSSEL CCD Pattern in Comparison with Electron Backscattering Diffraction Diagrams. Applied Surface Science179 (2001) S. 38–44Search in Google Scholar
21 Ullrich, H.-J.; Schlaubitz, M.; Friedel, F.; Spann, T., Bauch, J.; Wroblewski, T; Garbe, S.; Gaul, G.; Knöchel, A.; Lechtenberg, F.; Rossmanith, E.; Kumpat, G.; Ulrich, G.: Excitation of KOSSEL Patterns by Synchrotron Radiation. HASYLAB-Jahresbericht1992, Hamburg, S. 627–628Search in Google Scholar
22 Ullrich, H.-J.; Schlaubitz, M.; Friedel, F.; Spann, T.; Bauch, J.; Wroblewski, T.; Garbe, S.; Gaul, G.; Knöchel, A.; Lechtenberg, F.; Rossmanith, E.; Kumpat, G.; Ulrich, G.: Excitation of KOSSEL patterns by synchrotron radiation. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, A349 (1994) S. 269–273Search in Google Scholar
23 Ullrich, H.-J.; Schlaubitz, M.; Bauch, J.; Straube, H.; Kammrath, W.; Garbe, S.; Lechtenberg, F.; Radtke, M.; Knöchel, A.: Development and Realisation of a KOSSEL Camera for Synchrotron Beam Sources. HASYLAB-Jahresbericht1994, S. 995–996Search in Google Scholar
24 Bauch, J.; Brechbühl, J.; Ullrich, H.-J.; Meinl, G.; Lin, H.; Kebede, W.: Innovative Analysis of X-ray Microdiffraction Images on Selected Applications of the KOSSEL Technique. Cryst. Res. Technol.34 (1999) 1, S. 71–88Search in Google Scholar
25 Brechbühl, J.; Bauch, J.; Ullrich, H.-J.: Measurements of Residual Stresses in Micron Regions by Using Synchrotron Excited KOSSEL Diffraction. Cryst. Res. Technol.34 (1999) 1, S. 59–70Search in Google Scholar
26 Wege, St.: Diplomarbeit, TU Dresden, Institut für Geometrie und Institut für Werkstoffwissenschaft, 2002Search in Google Scholar
27 Bauch, J.; Wege, St.; Böhling, M.; Ullrich, H.-J.: Improved approaches to the determination of residual stresses in micro regions with the KOSSEL and the XRT technique. Cryst. Res. Technol. (eingereicht)Search in Google Scholar
28 Budke, E.; Herzig, Chr.; Prokofjev, S.; Shvindlerman, L.S.: Orientation Dependence of 195Au Diffusion and 64Cu along Symmetric [001] Tilt Grain Boundaries in Cu. Materials Science Forum Vols. 207–209 (1996) S. 465–468Search in Google Scholar
29 Crostack, H.-A.; Fandrich, F.; Wroblewski, T.: Application of a CCD camera system for Xray diffractometric investigations of a single grain in coarse grained materials. HASYLABJahresbericht1996, Hamburg, S. 873–874Search in Google Scholar
© 2004, Carl Hanser Verlag, München
Articles in the same Issue
- Inhalt/Contents
- Inhalt
- Fachbeiträge/Technical Contributions
- Statistischer Größeneinfluss und Bauteilfestigkeit
- Automatisierte Ermüdungsrissausbreitungsversuche
- Dauerfestigkeit von Radsatzwellen und Eisenbahnrädern
- Induktions-Lockin-Thermografie
- ICE-Radsätze zerstörungsfrei und schnell prüfen
- Laufende Instandhaltung von Schienenfahrzeugen
- Reflexionsverhalten in fokussierten Schallfeldern
- Spezielle röntgenographische Mikrobeugung
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