Abstract
Die Atomsondentomographie (APT) ermöglicht die dreidimensionale Untersuchung von Proben auf atomarer Ebene und basiert auf dem Prinzip der Feldverdampfung einer scharfen, nadelförmigen Spitze. Dafür werden geringe Spitzenradii im Bereich von 10-150 nm benötigt. Hauptziel dieser Arbeit war die Integration eines Femtosekunden (fs)-Laser Ablationssystems in möglichst vielen Bereichen der APT Probenpräparation.
Beginnend mit dem Herausschneiden von Rohlingen (aus Reineisen), wurde die Größenordnung des abgetragenen Bereiches immer weiter verringert, bis schließlich Spitzenradii im niedrigen μm Bereich erreicht wurden. Diese Proben wurden anschließend entweder elektropoliert, ionengedünnt (niedrig energetische Ar+) oder ionenfeingedünnt (Ga+). Vor und nach den einzelnen Präparationsschritten wurden die Proben mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht.
Ein weiteres Augenmerk dieser Arbeit lag in der Ermittlung der benötigten Parameter für das Ionendünnen. Nach Variation der Beschleunigungsspannung, Bearbeitungszeit und des Winkels zwischen Ionenquelle und Probe, wurden schließlich die passenden Parameter gefunden, um eine für APT Messungen zufriedenstellende Größe und Form der Spitze zu erreichen. Die fs-Laser und Ar+ ionengedünnte Probe erzielte die besten Ergebnisse in der anschließenden APT Messung mit 29 Millionen detektierten Ionen im Spannungsmodus. Die mittels Elektropolieren finalisierten Proben waren während der APT Messungen bruchanfällig, was zu mehreren Anläufen für eine erfolgreiche Messung führte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die fs-Laser Ablation vielseitig in verschiedenen Bereichen innerhalb des APT Probenpräparation eingesetzt werden konnte. Weitere Studien zur Einsetzbarkeit des Ar+ Ionendünnens für die APT Probenpräparation unter Verwendung verschiedener Werkstoffe und Versuchsanordnungen werden für zukünftige Arbeiten empfohlen.
Beginnend mit dem Herausschneiden von Rohlingen (aus Reineisen), wurde die Größenordnung des abgetragenen Bereiches immer weiter verringert, bis schließlich Spitzenradii im niedrigen μm Bereich erreicht wurden. Diese Proben wurden anschließend entweder elektropoliert, ionengedünnt (niedrig energetische Ar+) oder ionenfeingedünnt (Ga+). Vor und nach den einzelnen Präparationsschritten wurden die Proben mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht.
Ein weiteres Augenmerk dieser Arbeit lag in der Ermittlung der benötigten Parameter für das Ionendünnen. Nach Variation der Beschleunigungsspannung, Bearbeitungszeit und des Winkels zwischen Ionenquelle und Probe, wurden schließlich die passenden Parameter gefunden, um eine für APT Messungen zufriedenstellende Größe und Form der Spitze zu erreichen. Die fs-Laser und Ar+ ionengedünnte Probe erzielte die besten Ergebnisse in der anschließenden APT Messung mit 29 Millionen detektierten Ionen im Spannungsmodus. Die mittels Elektropolieren finalisierten Proben waren während der APT Messungen bruchanfällig, was zu mehreren Anläufen für eine erfolgreiche Messung führte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die fs-Laser Ablation vielseitig in verschiedenen Bereichen innerhalb des APT Probenpräparation eingesetzt werden konnte. Weitere Studien zur Einsetzbarkeit des Ar+ Ionendünnens für die APT Probenpräparation unter Verwendung verschiedener Werkstoffe und Versuchsanordnungen werden für zukünftige Arbeiten empfohlen.
Titel in Übersetzung | Neuartige Methoden zur APT-Probenpräparation mittels fs-Laser Ablation |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dipl.-Ing. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Datum der Bewilligung | 11 Apr. 2025 |
DOIs | |
Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2025 |
Bibliographische Notiz
nicht gesperrtSchlagwörter
- Atomsondentomographie
- fs-Laser Ablation
- Ionendünnen