RöMa

Im Rahmen des ProFIT-Verbundprojekts wird ein Röntgengitterspektrometer entwickelt, dessen Energieauflösungsvermögen so hoch sein soll, dass chemische Verschiebungen infolge der Molekülbildung der Li- und B-Elemente gemessen werden können. Das optische Element wird kundenspezifisch so gestaltet, dass das Gerät entweder für den Ein-Elemente-Nachweis ausgelegt wird oder einen größeren Energiebereich abdecken kann. Für die Bestimmung von Anteilen dieser leichten Elemente in einem Gemisch und der chemischen Verbindungen, in denen sie vorliegen, gibt es zurzeit keine geeigneten Geräte mit der erforderlichen Nachweisempfindlichkeit und dem Energieauflösungsvermögen. Damit eröffnet sich im Erfolgsfall ein großer Markt durch den Einsatz der neuen Spektrometer an Rasterelektronenmikroskopen (REM) und Elektronenstrahlmikroanalysatoren (ESMA). Diese haben wegen ihrer hohen Ortsauflösung und der damit möglichen Darstellung der Elementverteilung auf Oberflächen (Kathoden / Anoden) eine besondere Bedeutung für die aktuellen Forschungen zu modernen Energiespeichern, wie z. B. Li-Ionen-Batterien. Damit sind mit dem neuen Spektrometer einerseits ortsaufgelöste Messungen möglich, andererseits eröffnen sich weitere Einsatzbereiche im Bereich des Batterie-Recyclings. Die Bestimmung der Bor-Anteile in dotierten Halbleitern ist ein wichtiges Einsatzgebiet der Spektrometer in der Mikroelektronik und Chipherstellung. Eines der zentralen Projektziele ist die lokale Verfügbarkeit von Mandreloptiken, deren komplexe Herstellung erforscht und die als Demonstratoren gebaut werden. Bei erfolgreichem Abschluss des Projekts steht diese Technologie erstmals in Deutschland zur Verfügung. Bisher werden Mandreloptiken nur bei der NASA und weltweit in einigen wenigen Firmen gefertigt. Um ihr Potential für die geplanten Spektrometer voll auszunutzen, müssen sie an deren jeweilige Energiebereiche und optische Weglängen angepasst werden, wodurch erst anwendungsspezifische Geräte angeboten werden können. Mit der eigenen Herstellung von Mandreloptiken werden zudem die technologische Basis und die Fertigungstiefe von NOB erweitert und gleichzeitig mögliche Lieferkettenprobleme vermieden. Eine neue Generation von Reflexionszonenplatten (RZPs) wird den von der Mandreloptik ausgehenden Strahl auf einem ringförmigen Bereich reflektieren und dispergieren. Der Strahl wird auf den Detektor fokussiert. Dazu sind einerseits neue Rechenverfahren für die Struktur der 8 RZP erforderlich, da bisher nur divergente Strahlen benutzt wurden. Andererseits müssen neuartige Justageprozeduren erforscht werden, die die hochpräzise Ausrichtung von Mandreloptik, RZP und Kamera zueinander und zur Röntgenquelle gewährleisten.

In diesem Zusammenhang ist zu betonen, dass der hier genutzte Energiebereich der Röntgenstrahlung ein Spektrometerkonzept im Vakuum (HV/UHV) notwendig macht. Dies stellt gesteigerte Anforderungen an das Probenhandling, die Justage und die gesamte Instrumentierung. Zusammenfassend werden im Projekt das Spektrometer simuliert, die Herstellung der Mandreloptiken erforscht und diese als Demonstratoren hergestellt. Das neue Spektrometer wird im Rahmen der industriellen Forschung konstruiert und als Muster mit der Mandreloptik, einer speziell dafür entwickelten RZP und dem neuen Detektionssystem gebaut. Dieses Konzept weist somit eine Reihe von Alleinstellungsmerkmalen auf mit dem deutlichen Vorteil, dass die für die spätere Gerätefertigung erforderlichen Technologien und kritischen Baugruppen in der Region Berlin/Brandenburg zur Verfügung stehen und damit neue Arbeitsplätze geschaffen und nachhaltig gesichert werden können.