Tim M. Schwarz und seine Kolleg:innen gewinnen den Best Paper Award 2024 der Fachzeitschrift Microscopy and Microanalysis. Ihre Publikation zeigt wie man Proben für die Atomsonden-Tomographie so herstellen kann, dass die Anzahl der verwertbaren Messergebnisse gesteigert wird.
Tim M. Schwarz und seine Kolleg:innen gewinnen den Best Paper Award 2024 der Fachzeitschrift Microscopy and Microanalysis. Ihre Publikation zeigt wie man Proben für die Atomsonden-Tomographie so herstellen kann, dass die Anzahl der verwertbaren Messergebnisse gesteigert wird.
Das Fachjournal Microscopy & Microanalysis hat Dr. Tim M. Schwarz, Projektgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien, mit dem Best Paper Award 2024 ausgezeichnet. In seiner Publikation stellt er eine neue Methode vor, mit der sich die Atomsondentomographie (APT) deutlich verbessern lässt. Die APT ist eine Schlüsseltechnik, um Materialien bis auf die Ebene einzelner Atome zu untersuchen und so ihre Struktur und Eigenschaften besser zu verstehen.
Mit der APT lassen sich Aufbau und Zusammensetzung von Materialien mit nahezu atomarer Präzision analysieren. Eine der größten Herausforderungen dabei ist jedoch die Probenpräparation: Die dafür benötigten nadelförmigen Proben sind oft dünner als 100 Nanometer – rund 500 Mal dünner als ein menschliches Haar – und dadurch sehr fragil. Selbst kleinste Defekte können die Messung stören.
(A) Zeigt eine In-situ-Cr-Beschichtung auf einer APT-Probe. (B) Die TEM-EDX-Kartierung zeigt eine homogene Cr-Schicht von mehreren hundert Nanometern entlang der Probenspitze mit einer ungefähren Beschichtungsdicke von 10 nm. (C) Vergleich zwischen unbeschichteten und beschichteten Proben, wobei Li-δ'-Ausscheidungen unter Verwendung einer Isooberflächen-Konzentration von 8 at.% Li sichtbar gemacht wurden. Durch die Verwendung einer Cr-Beschichtung konnte das Sichtfeld vergrößert werden, wodurch eine große Anzahl von Ausscheidungen sowie natives Oxid um die APT-Sonde herum erkannt werden konnten. Dies ermöglicht die Analyse einer Vielzahl von Systemen in der Zukunft.
(A) Zeigt eine In-situ-Cr-Beschichtung auf einer APT-Probe. (B) Die TEM-EDX-Kartierung zeigt eine homogene Cr-Schicht von mehreren hundert Nanometern entlang der Probenspitze mit einer ungefähren Beschichtungsdicke von 10 nm. (C) Vergleich zwischen unbeschichteten und beschichteten Proben, wobei Li-δ'-Ausscheidungen unter Verwendung einer Isooberflächen-Konzentration von 8 at.% Li sichtbar gemacht wurden. Durch die Verwendung einer Cr-Beschichtung konnte das Sichtfeld vergrößert werden, wodurch eine große Anzahl von Ausscheidungen sowie natives Oxid um die APT-Sonde herum erkannt werden konnten. Dies ermöglicht die Analyse einer Vielzahl von Systemen in der Zukunft.
Tim M. Schwarz und sein Team entwickelten deshalb eine neue In-situ-Beschichtungsmethode. „Anstatt die Proben erst nach dem Transport zu beschichten, tragen wir direkt nach der Präparation im Ionenstrahl-Mikroskop eine hauchdünne Metallschicht auf“, erklärt Schwarz. Dieses Vorgehen verbessert das Sichtfeld, erhöht die Anzahl verwertbarer Messergebnisse, steigert die Auflösung und ermöglicht eine präzisere Darstellung der gesamten Probenoberfläche, auch von Oxidschichten. Die Methode ist einfach umzusetzen und für viele Materialarten geeignet. Besonders interessant ist sie für Untersuchungen reaktiver Materialien oder bei Forschungsarbeiten zu Korrosion, Beschichtungen, Dünnschichten und Biomaterialien.
Der Best Paper Award wird jährlich auf der Konferenz Microscopy & Microanalysis in den USA verliehen, einem der führenden internationalen Treffen für Fachleute aus Wissenschaft und Industrie im Bereich Mikroskopie.
