7,9 Millionen Euro für Forschung am MLZ

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert mit 7,9 Millionen Euro erneut den Auf- und Ausbau von wissenschaftlichen Instrumenten am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ). Neben der Technischen Universität München beteiligen sich fünf weitere deutsche Universitäten und Institute.

20210614 BL 5578 kl TITELBILD Die weltweit stärkste monoenergetische Positronenquelle am FRM II erhält im Rahmen der ErUM-Pro-Förderung insgesamt 1,5 Millionen Euro für den weiteren Ausbau. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Die weltweit stärkste monoenergetische Positronenquelle am FRM II erhält im Rahmen der ErUM-Pro-Förderung insgesamt 1,5 Millionen Euro für den weiteren Ausbau. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Über die Dauer von drei Jahren seit Oktober 2022 finanziert der Bund 14 Projekte, neue wie bereits zuvor geförderte, im Rahmen des ErUM-Pro Programmes. ErUM steht für die „Erforschung von Universum und Materie“ und fördert die naturwissenschaftliche Grundlagenforschung. „Die Weiterentwicklung unserer Methoden und Instrumente, aber auch ihre Neuentwicklung ist ein kontinuierlicher Prozess am MLZ“, sagt Peter Müller-Buschbaum, Wissenschaftlicher Direktor des FRM II und am MLZ. Ein großer Teil dieser Anstrengung ist möglich dank der ErUM-Pro Projekte an Partneruniversitäten. „Wir freuen uns darauf, dass das MLZ dank dieser Projekte noch attraktiver für Gastforschende wird.“

KOMPASS und POWTEX werden fertig gestellt
Zu den weitergeförderten Instrumenten gehört unter anderem das Drei-Achsen-Spektrometer für polarisierte Neutronen KOMPASS der Universität zu Köln. Der Fokus liegt in der neuen Förderperiode auf der zweiten Achse des Spektrometers, um das Drei-Achsen-Spektrometer vollständig fertigzustellen.
Ähnliches gilt auch für das Pulver-Diffraktometer POWTEX der RWTH Aachen. Hier soll die installierte Hardware vollendet werden und die Analysesoftware für mehrdimensionale Daten aus Flugzeitmessungen fertiggestellt werden.

Materialien für Wasserstoffleitungen
Knapp 1,8 Millionen Euro fließen in die Entwicklung zweier spezieller Probenumgebungen. Unter dem Projektnamen HYMN soll ein Aufbau realisiert werden, der magnetische Nanopartikel in Hochtemperaturanwendungen untersuchen kann. Die zweite Probenumgebung ist eine Wasserstoff-Beladungsstation, die vor allem für Untersuchungen von Stählen und Superlegierungen genutzt wird. „Für die aufkeimende Entwicklung von Wasserstoff in der Energiewirtschaft ist es besonders wichtig, Materialien zu entwickeln, die für den Kontakt mit Wasserstoff geeignet und ihm gegenüber resistent sind, um so Versprödungen im Material zu verhindern.”, sagt Dr. Ralph Gilles, Industriekoordinator am FRM II. Er leitet das H2Mat Projekt der Technischen Universität München (TUM), an dem auch die FAU Erlangen, die Firma VDM Metals und die Firma MTU beteiligt sind.

Höher aufgelöst und kleinere Proben
Auch neue Messmethoden werden gefördert. Beispielsweise soll mit dem Projekt SIM-mode-prisms der TUM eine neue Methode zur zeitlichen und räumlichen Manipulation von Neutronenstrahlen und der Polarisation von einzelnen Neutronen entwickelt werden. Die Methode soll als Aufsatz für die Instrumente RESEDA und LADIFF verfügbar sein, um die Quantenverschränkung zu untersuchen oder die MIEZE Methode auf große Streuwinkel zu erweitern.

20210614 BL 5821 kl Das Drei-Achsen-Spektrometer PUMA kann künftig dank der Förderung noch kleinere Proben untersuchen. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Das Drei-Achsen-Spektrometer PUMA kann künftig dank der Förderung noch kleinere Proben untersuchen. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Auf der Detektorseite wird unter dem Namen EMNI ein weiteres Projekt der TUM gefördert. Es basiert auf dem Nachweis einzelner Interaktionen von Neutronen und ermöglicht weitaus bessere zeitliche und räumliche Detektorauflösung als die klassische Neutronenbildgebung am Instrument NECTAR. Das Drei-Achsen-Spektrometer PUMA erhält im Projekt nm04Puma des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) eine parabolische geschachtelte Spiegeloptik, um noch kleinere Proben untersuchen zu können.

Tumore präziser abtöten
Künftig soll die medizinische Behandlung bösartiger Tumoren an der medizinischen Bestrahlungsanlage MEDAPP des FRM II noch präziser werden. Mit dem INGRAMM Projekt der TUM bekommt MEDAPP einen bildgebenden Detektor für Gamma-Radiographie. So können die Patient:innen korrekter in die Bestrahlungsposition gebracht werden und die Strahlendosis noch besser geplant werden. Zusätzlich kommt der Detektor auch für Messungen in den Materialwissenschaften der benachbarten NECTAR Radio- und Tomografieanlage zum Einsatz.

Automatisiertes Messen spart Zeit
Das materialwissenschaftliche Diffraktometer STRESS-SPEC soll im Rahmen des* AutoTron* Projekts der FAU Erlangen und der TUM automatisierter und effizienter laufen. Ein bereits in Verwendung befindlicher sechsachsiger Roboter und ein optisches Positionierungssystem werden nun mit einer neuen Zug-/Druck-Prüfmaschine an den Start gehen. Insgesamt wird damit die Zeit, die für Kalibrierungs- und Vorbereitungsaufgaben anfällt, um 20% gesenkt. Vor allem die Messung an schwierigen Probengeometrien wird von den Neuerungen profitieren. „Zusammen mit dem geplanten neuen Detektor wird STRESS-SPEC optimal ausgestattet sein, um auch komplizierte Probenformen wie sie zum Beispiel beim 3D-Druck von metallischen Komponenten möglich sind, zu studieren“, sagt Dr. Michael Hofmann, Instrumentverantwortlicher am STRESS-SPEC.

Genauigkeiten von unter einem Mikrometer
NEPOMUC ist die weltweit intensivste monoenergetische Positronenquelle. Sie profitiert von ErUM-Pro-Projekten in Höhe von insgesamt fast 1,5 Millionen Euro. Ein Teil davon geht an das Projekt POSI DEFECT der TUM, welches dem Koinzidenten Dopplerverbreiterungsspektrometer (CDBS) eine neue Probenhalterung und einen verbesserten Detektor ermöglicht. Darüber hinaus sollen Messungen auch unter normalen Umgebungsbedingungen sowie mit feuchten Proben möglich sein und damit neue Anwendungsfelder eröffnen. Gleichzeitig zielt das Projekt POSIScan der Universität der Bundeswehr München auf die Inbetriebnahme des Rasterpositronenmikroskops (SPM) am Hochintensitätsstrahl der NEPOMUC ab. „Damit haben wir ein weltweit einzigartiges Instrument, das uns die mikrostrukturelle Defektanalyse auf atomarer Ebene mit einer lateralen Auflösung im Sub-Mikrometer-Bereich mittels Positronen erlaubt”, sagt Dr. Marcel Dickmann, Instrumentenverantwortlicher am SPM.