Technische Universität Berlin

Vorstellung Institut Prof. J. Banhart, AG Manke (Multiskalige 3D-Bildgebung)

Im Rahmen dieses Projektes beschäftigt sich die AG Manke mit der detaillierten Strukturcharakterisierung der Materialien der AG Binder und der AG Klingeler. Die unter variierten Prozessbedingungen hergestellten Kompositmaterialien werden dazu mittels geeigneter bildgebender Verfahren wie Synchrotrontomographie, Röntgen-Absorptions-Spektroskopie und FIB/SEM Tomographie analysiert. Es ist so möglich auf unterschiedlichen Größenskalen die 3D Struktur einzelner Kompositpartikel bis hin zu ganzen Elektroden ab zu bilden. Neben Elektroden sollen aber auch Partikelschüttungen oder speziell selektierte Einzelpartikel tomographiert und deren Strukturparameter analysiert werden.

Für die Tomographie auf der Nanometerskala wird die Zeiss Crossbeam 340 eingesetzt. Dabei wird nach aufwendiger Probenpräparation die Probe mit einem Ionenstrahl schichtweise abgetragen und SEM-Bilder aufgenommen. Auf Grundlage der Schnitte werden exakte Abbildungen der inneren 3D-Struktur rekonstruiert, welche für die quantitativen 3D-Strukturanalyse und für die mathematische Modellierung dienen. Die Abbildung der 3D-Strukturen mittels FIB/SEM-Tomographie erfordert neben einer aufwändigen Materialpräparation vor allem auch innovative Segmentierungsalgorithmen, die sowohl auftretende  Bildartefakte unterdrücken als auch die Abbildungsgenauigkeit erhöhen.

Für die Tomographie auf der Mikrometerskala wird die Holotomographie am BESSY II und Petra III eingesetzt. Die so entstehenden Datensätze sind sehr groß und werden für die weitere Bearbeitung durch die AG Schmidt aufwendig aufbereitet.

Um stochastisch den Übergang zwischen den beiden Messverfahren beschreiben zu können wird das Zeiss Merlin eingesetzt und großflächige 2D-Analysen angefertigt. Auch hier ist eine intensive Datennachbearbeitung notwendig um Aussagen über die Materialien der AG Binder und der AG Klingeler treffen zu können und die Daten an die AG Schmidt weiter geben zu können.