MLZ is a cooperation between:

Technische Universität München> Technische Universität MünchenHelmholtz-Zentrum Geesthacht> Helmholtz-Zentrum GeesthachtForschungszentrum Jülich> Forschungszentrum Jülich
Logo

MLZ

Lichtenbergstr.1
85748 Garching

STRESS-SPEC

Diffraktometer für materialwissenschaftliche Fragestellungen

STRESS-SPEC 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:

Dr. Weimin Gan
Telefon: +49 (0)89 289-10766
E-Mail:

Dr. Joana Rebelo-Kornmeier
Telefon: +49 (0)89 289-14710
E-Mail:

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

Betreiber

TUM
TU Clausthal
GEMS

Publikationen

Finden Sie alle aktuellen Publikationen zu STRESS-SPEC in unserer Publikationsdatenbank iMPULSE:

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.

Galerie

STRESS-SPEC
STRESS-SPEC
© W. Schürmann, TUM

Roboter an STRESS-SPEC mit einem Kupferrohr für kombinierte Textur- und Eigenspannungsmessungen.

Auflösungsfunktion
Auflösungsfunktion

MLZ is a cooperation between:

Technische Universität München> Technische Universität MünchenHelmholtz-Zentrum Geesthacht> Helmholtz-Zentrum GeesthachtForschungszentrum Jülich> Forschungszentrum Jülich