Physikalische Messtechnik

Kompetenzen

Die Abteilung verfügt über umfassende Kompetenzen in der physikalischen Charakterisierung von Materialien, Oberflächen und funktionalen Werkstoffen. Dazu gehören optische, thermische, strukturelle und oberflächenanalytische Verfahren ebenso wie Methoden zur Bestimmung materialphysikalischer Eigenschaften unter variierenden Umwelt- und Anregungsbedingungen.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der quantitativen Erfassung von optischen Eigenschaften wie Emissions-, Transmissions-, Reflexions- und Streuverhalten sowie in der Analyse thermischer Materialeigenschaften und -übergänge. Ergänzend werden strukturelle Eigenschaften wie Kristallinität, Orientierung und Verspannung sowie oberflächenbezogene Parameter mit hoher räumlicher Auflösung untersucht.

Darüber hinaus umfasst das Kompetenzspektrum die Charakterisierung von Leuchtstoffen und lichtemittierenden Systemen hinsichtlich spektraler Eigenschaften, Effizienz, Winkelabhängigkeit und Stabilität unter thermischer und optischer Belastung. Auch die Untersuchung von Oberflächen- und Grenzflächeneigenschaften sowie die Analyse von Materialverhalten unter Temperatur- und Umweltstress gehören dazu.

Leistungsspektrum

Umweltrisikobewertung von Stoffen

  • physikalisch messbare Stoffeigenschaften mit Gefährdungspotenzial
  • physikalische Messverfahren für Chemikalien und Partikel
  • physikalisch messbare Umweltbedingungen mit Bedeutung für Organismen
  • physikalisch messbare Reaktionen von Organismen auf Stress

Charakterisierung und Bewertung

  • Bestimmung der absoluten Photolumineszenz-Quanteneffizienz
  • Messung von Anregungs- und Emissionsspektren der Photolumineszenz, sowohl temperatur- als auch winkelaufgelöst
  • Reflexions-, Transmissions- und Streuungsmessungen (UV-Vis-NIR)
  • Messung der Streulichtverteilung (BRDF, BTDF)
  • Röntgenbeugungsuntersuchungen zur Kristallstruktur, Kristallinität, Kristallorientierung und Verspannung
  • kalorimetrische Methoden zur Bestimmung der spezifischen Wärmekapazität und zur Bestimmung von Übergangs-, Kristallisations- und Schmelztemperaturen
  • Messung der Lichtstärkeverteilung (LVK) im Fernfeld
  • Ermittlung der Farbverteilung durch winkelaufgelöste Messung des Emissionsspektrums
  • Erfassung der Leuchtdichte und deren Verteilung von Messobjekten (Nahfeld) unter verschiedenen Winkeln
  • thermische Analyse von einer Vielzahl an Hochleistungsmaterialien wie Hochtemperaturkunststoffe, Keramiken, Gläser, Komposite, Metalle oder Kristalle
  • Bewertung der Stabilität von Leuchtstoffen bei erhöhten Umgebungstemperaturen und hohen Anregungsleistungen

Herstellung und Entwicklung

  • Herstellung und Entwicklung von unterschiedlichen Glassystemen
  • Untersuchungen zu Glaskeramiken
  • Aufdampfen im Hochvakuum für Kleinstauflagen vorrangig mit Gold, Silber und Aluminium

Thermomanagement

  • Aussagen zur Wärmeentwicklung und -ausbreitung durch bildgebende Infrarot-Thermografie unter Einsatz verschiedener Objektive
  • Ermittlung thermischer Parameter wie Temperaturleitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität
  • Messung von Temperaturunterschieden und Sichtbarmachung kleinster Wärmequellen mit aktiver (Lock-in) Thermografie

Oberflächen- und Elementuntersuchungen

  • thermische und thermokinetische Analysen
  • kontaktlose und zerstörungsfreie Oberflächenanalyse über 3D-Laserscanning-Mikroskopie
  • Elektronenmikroskopie
  • Messung der winkelabhängigen Reflexions- und Transmissionseigenschaften von Oberflächen, Beschichtungen und Materialien

Geräteausstattung

© Fraunhofer IME
Durch thermische Analysen mittels dynamischer Differenzkalorimetrie können Übergangsprozesse in Werkstoffen untersucht werden.
  • 3D-Laserscanning-Mikroskop
  • Elektronenmikroskop mit energiedispersivem Röntgendetektor (EDX)
  • Handschuh-Box mit Schutzgas-Atmosphäre und Hochfrequenz-Induktionsofen
  • Hochtemperaturofen bis 1.700 °C
  • Photolumineszenz-Quanteneffizienz-Messplatz
  • 6-Achsen Roboter-Goniophotometer
  • Infrarot-Thermographie-System (aktiv/passiv)
  • CO2-Gravur-Laser
  • Photolumineszenz-Aufbau mit Kryostatsystem und Hochtemperatureinsatz (10 K bis 700 K)
  • Dynamische Differentialkalorimetrie bis 1.500 °C
  • Präzisionswaagen mit Dichtebestimmung
  • FT-IR-Spektrometer mit Emissionseinheit
  • µRaman-Spektrometer
  • UV-Vis-NIR Spektrometer mit Integrationskugel
  • Streulicht-Messsystem
  • Röntgendiffraktometer für Spannungsmessung, Textur- und Phasenanalyse mit Hochtemperatureinrichtung und Dünnschichtanalyseeinrichtung, Probenwechsler
  • Langzeitlagerung von Proben für Stabilitätsuntersuchungen im Temperaturbereich von 4 °C bis 220 °C