Röntgenbeugung XRD

Die Röntgenbeugung (XRD) ist eine vielseitige Technik zur Untersuchung der Struktur kristalliner Materialien. Neben der Bestimmung kristallographischer Phasen ist die Ermittlung von Korngrößen, Texturen und Eigenspannungen möglich. Die Untersuchung kann sowohl an flachen als auch an gewölbten Bauteiloberflächen durchgeführt werden. Ein Spezialgebiet des Fraunhofer IST ist die Charakterisierung dünner Schichten (Mikrometer bis Nanometer).

XRD-Phasenanalyse

XRD-Phasenanalyse. Diffraktogramme von Pb-Zr-Titanat-Schichten, hergestellt mit unterschiedlichen Prozessparametern, gemessen im streifenden Einfall.
© Fraunhofer IST

Diffraktogramme von Pb-Zr-Titanat-Schichten, hergestellt mit unterschiedlichen Prozessparametern, gemessen im streifenden Einfall.

XRD-Korngrößenbestimmung

XRD-Korngrößenbestimmung
© Fraunhofer IST

Ortsaufgelöste Bestimmung der Korngrößen in einer polykristallinen Diamantschicht. Gemessen wurde mit einer Ortsauflösung von 1 mm über eine Strecke von 10 mm. Dabei wurden die Korngrößen jeweils separat für verschieden orientierte Kristalle bestimmt bei denen jeweils die (111), (220), (311) oder (331)-Netzebenen parallel zur Probenoberfläche liegen.

XRD-Eigenspannungsanalyse

XRD-Eigenspannungsanalyse
© Fraunhofer IST

Bei der Eigenspannungsanalyse wird die Probe im Allgemeinen quer zum Strahlengang verkippt wodurch unterschiedlich gedehnte oder gestauchte Netzebenen erfasst werden. Aus der daraus resultierenden Verschiebung der Beugungsreflexe kann die Schichtspannung bestimmt werden. Beispiel: Eigenspannung von 2,6 GPa gemessen an einer PVD-CrN-Schicht (Dicke ca. 20 µm). Mit einem besonderen Verfahren können Eigenspannungen auch im streifenden Einfall bestimmt werden, womit auch sehr dünne Oberflächenschichten charakterisiert werden können.