STRESS-SPEC

Diffraktometer für materialwissenschaftliche Fragestellungen

STRESS-SPEC

Durch die Entwicklung neuer Materialien und deren Verarbeitung zu Hochleistungskomponenten durch neue Technologien gewinnt die direkte Messung, Berechnung und Evaluierung der während der Herstellungs- und Betriebsprozesse entstandenen Texturen und Eigenspannungsverläufe weltweit immer mehr an Bedeutung.

Das Materialforschungsdiffraktometer STRESS-SPEC, welches sich am thermischen Strahlrohr SR3 des FRM II befindet, ist sowohl für Eigenspannungsanalysen als auch für Texturbestimmungen bestens geeignet. Es stehen drei Monochromatoren zur Verfügung: Ge(511), Si(400) und pyrolithisches Graphit (002). Diese Auswahl an Monochromatoren und die Möglichkeit den Monochromatorabstrahlwinkel zwischen 2θM = 30°-110° automatisiert anzufahren, erlauben einen auf jedes Messproblem optimal angepassten Kompromiss zwischen Auflösung und Intensität zu finden.

Das Blendensystem besteht aus zwei voneinander unabhängigen variablen Primär- und Sekundärblendensystem und ist speziell auf die Reproduzierbarkeit der Messung ausgelegt. Die Fixierung der beiden Blendensysteme sowohl am Probentisch als auch am Detektor macht eine Neujustierung – durch den gleichbleibenden Strahlmittelpunkt – des Instruments selbst nach einer Wellenlängenänderung oder der Verschiebung der Blenden unnötig.

Proben können durch festinstallierte Theodolite und ein Kamerasystem auf dem Probentisch justiert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Konturen von Proben mithilfe eines Laser-Scanners vorab zu vermessen.

Anwendungen

Eigenspannungsanalyse [1]

Industriekomponenten
Schweißnähte
Superlegierungen
Dehnungsmapping
Messungen ab 150 µm von der Oberfläche möglich [2]

Texturbestimmung [3]

Globale Texturen
Ortsaufgelöste Texturen
Dehnungspolfiguren
Halbwertsbreitenpolfiguren

Strukturelle Anwendungen

Dynamik von Phasenübergängen
Ortsaufgelöste Phasenanalyse (z.B. Batterien)

[1] Hofmann, M. et al., Physica B, 385‑386, 1035‑1037 (2006).
[2] Saroun, J. et al., J. Appl. Cryst., 46, 628‑638 (2013).
[3] Brokmeier, H.-G. et al., Nucl. Instr. Meth. A, 642, 1, 87‑92 (2011).

Probenumgebung

xyz-Tisch:
- Kapazität 300 kg, Verfahrweg: xy = ± 120 mm, z = 300mm, Wiederholgenauigkeit = 10 μm
Prüfmaschine
- (+/-50kN), heizbar bis 1000°C
Vollkreis-Euler-Wiege (max. Last 5 kg)
1/4-Kreis Eulerwiege für schwere Proben
Standardprobenumgebung FRM II (z.B. Ofen, Kryostat)

Ein Probenpositioniersystem bestehend aus einem 6-Achsen Stäubli Roboter (max. Lastkapazität = 30 kg) kann statt dem Standardprobentisch montiert werden. Es bietet eine größere Flexibilität als eine Eulerwiege und kann auch als automatischer Probenwechsler für Texturmessungen verwendet werden [4].

[4] Randau, C. et al., Nucl. Instr. Meth. A, 794, 67-75 (2015).

Technische Daten

Neutronenstrahl

SR3, thermische Neutronen
Kollimatoren (“in-pile ') 15', 25 ', offen

Monochromatoren

Ge (511), Si (400), PG (002)
2θM 35° – 110 ° kontinuierlich
Wellenlänge 1 Å – 2.4 Å ; (2.5 Å^-1 < Q < 10.5 Å^-1)

Mögliche Blendengrößen – Spannungsanalyse

Primärblende: automatisch kontinuierlich variabel bis zu 7 × 17 mm² (W x H)
Sekundärblende: kontinuierlich variabel bis zu 15 mm
Radialkollimatoren (FWHM = 1 mm, 2 mm, 5 mm, 10 mm)

Mögliche Blendengrößen – Textur

Primärblende: max. 30 × 40 mm² (B x H)
Sekundärblende: kontinuierlich variabel bis zu 15 mm oder offen

Detektor

³He-PSD, 25 × 25 cm²; 256 × 256 Pixel

Instrumentverantwortliche

Dr. Michael Hofmann
Telefon: +49 (0)89 289-14744
E-Mail: michael.hofmann@frm2.tum.de

Dr. Weimin Gan
Telefon: +49 (0)89 289-10766
E-Mail: weimin.gan@hzg.de

Dr. Joana Rebelo-Kornmeier
Telefon: +49 (0)89 289-14710
E-Mail: joana.kornmeier@frm2.tum.de

STRESS-SPEC
Telefon: +49 (0)89 289-14814

Betreiber

Publikationen

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impulse.mlz-garching.de

Zitierung Instrument

Heinz Maier-Leibnitz Zentrum. (2015). STRESS-SPEC: Materials science diffractometer. Journal of large-scale research facilities, 1, A6. http://dx.doi.org/10.17815/jlsrf-1-25

Zitat bitte stets einschließlich DOI.