Ausgabe 123 (September 11)

Fachinformation von LOT-Oriel Darmstadt
NanoTest Vantage – Geringste Driftrate
auch bei hohen Temperaturen
Mit dem NanoTest Vantage-System
bietet Micro Materials Ltd. eine universelle
Plattform für verschiedene
Methoden zur Untersuchung mechanischer
Eigenschaften von Oberflä
chen und dünnen Schichten an.
Aufgrund der Modularität lassen sich
alle Messmodule in einem Gerät verknüpfen
oder das System für spezielle
Anwendungen maßschneidern.
Durch die neue Rahmenstruktur aus
stabi ler Keramik, sowie die neue,
hochauflösende Elektronik werden
Messungen noch präziser mit höchster
Last- und Wegauflösung bei minimaler
Drift. Hochgenaue Messungen
können jetzt noch schneller durchgeführt
werden. Zwei Lastköpfe, alternativ
oder in Kombination, erlauben
Nano- und Mikrohärtemessungen.
Das spezielle Pendel-Design ermög-
licht größte Modularität und höchste
Messgenauigkeit in Überein stim -
mung mit ISO 14577 und ASTM
2546. Das NanoTest hat sowohl bei
Raumtemperatur, als auch bei hohen
Temperaturen die geringste Driftrate
aller Geräte auf dem Markt . So lassen
sich bei Nanoindentation-Messungen
sowohl schnelle als auch sehr langsame
Lastraten aufprägen.
Das NanoTest-System unterstützt
folgende Messmethoden und
Anwendungen:
n Nanoindentation
n Nano-Impakt und Probenermüdung
n Nano-Kratz und -Verschleiss
n Nano-Fretting
Da liegt was in der Luft!
Ortsaufgelöste Spektralanalyse
Kennziffer 035
Specim ist der Technologieführer bei
luftgestützten Systemen zur hyperspektralen
Bildaufnahme. Für ortsaufgelöste
Spektroskopie werden dabei
Specim AISA-Systeme (Airborne
Spectral Analyzer) in Flugzeuge,
Helikopter, aber auch in UAVs eingebaut.
Damit können Objekte aus unterschiedlichen
Höhen zur Erde beobachtet
werden. Die AISA-Systeme nehmen
dabei je nach Aufgabenstellung
die Spektralverteilungen in den Wellen
längenbereichen des sichtbaren
Lichts (VIS), des nahen Infra rots
(VNIR), des kurzwelligen Infa rots
(SWIR) oder des thermischen Infrarots
(LWIR) auf. Die weltweit he-
AusgAbe 123 september 2011
>>
Seite 3
Wilfried Helle
0 61 51 / 88 06-44
helle@lot-oriel.de
Inhalt
Seite
Dünne Schichten 8, 12
Laser 9
Imaging 2, 5, 6, 7
Magnetometrie 3
Gravimeter 8
Tiefe Temperaturen 12
Optische Filter 4
Spektroskopie 4
Termine 10, 11
klimaneutral
gedruckt
Die CO2-Emissionen
dieses Produkts wurden
durch CO2-
Emissionszertifikate
ausgeglichen.
Zertifikatsnummer:
929-53524-0711-1089
www.climatepartner.com

Imaging
True Surface Microscopy
für topographisches raman-Imaging
Eine neue integrierte Kombination aus
einem konfokalen Raman-Ima ging
System und einem optischen Profi lometer
ermöglicht erstmals die konfokale
Abbildung der Verteilung der chemischen
Bestandteile entlang der Oberfläche
einer großen Probe.
Abb.1 a: 3D-Raman-Bild
(Rekonstruktion) der Verteilung
von Öl, Alkan und Wasser in einer
Emulsion. Grün: Öl; Rot: Alkan;
Blau: Wasser; 30 x 30 x 11.5 µm,
150 x 150 x 23 Pixel, 517 500
Raman-Spektren; Aufnahmezeit für
den gesamten Stack: 23 min.
Abb. 1 b: Korrespondierende
Spektren; Grün: Öl; Rot: Alkan;
Blau: Wasser
Damit wird die seit langem etablierte
Raman-AFM-Kombination um eine
Tech nik erweitert, die eine Vielzahl von
Vorteilen bietet.
Die konfokale Raman-Mikroskopie stellt
ein leistungsfähiges Tool für das chemische
3D-Imaging dar. Eine Stärke
liegt vor allem darin, dass neben der
Verteilung der chemischen Bestandteile
auch weitere Eigenschaften wie die
Kristallinität, oder Materialspannungen
mit einer lateralen Auflösung von bis
zu 200 nm und einer Tiefenauflösung
bis 500 nm bildlich dargestellt werden
können.
Auch relativ große Probenbereiche mit
einigen Zentimetern Kantenlänge lassen
sich damit noch gut untersuchen.
Solche großen Probenbereiche sind aber
praktisch immer verkippt oder rau im
Vergleich zur Tiefenauflösung von weniger
als einem Mikrometer. Daher liegen
bei der Messung von großen Proben
viele Probenbereiche gar nicht mehr
im Fokus des konfokalen Mikroskops.
Durch die integrierte Kombination eines
konfokal-chromatischen Sensors zur
Oberflächen­Profilometrie mit einem
konfokalen Raman-Mikroskop lassen
sich solche Proben erstmalig untersuchen.
Neben Bildern von der Proben topo
graphie erhält man dadurch zusätzlich
eine Abbildung, die die chemischen
Eigenschaften exakt entlang der Oberfläche
darstellt (topographisches Raman­
Imaging).
Konfokales raman-Imaging
Beim konfokalen Raman-Imaging wird
ein hochempfindliches konfokales
Mikroskop mit einem äußerst sensitiven
Raman-Spektroskopiesystem kombiniert.
Die konfokale Mikroskopie ist eine
spezielle Technik, bei der man nur
die Informationen aus der Fokusebene
erhält, da das Streulicht von außerhalb
der Fokusebene mittels einer Apertur
ausgeblendet wird. Die Aufnahme des
Bildes erfolgt dann durch Rastern der
Probe oder des Anregungslasers Punkt
für Punkt und Zeile für Zeile. Ein großer
Vorteil dieser Methode ist ein sehr großer
Bildkontrast und ein sehr gutes Signal/
Rausch-Verhältnis. Außerdem lassen
sich Tiefenprofile und sogar dreidimensionale
Bilder erzeugen. Die laterale
Auflösung liegt beugungsbegrenzt bei
ca. 200 nm.
Bei einem konfokalen Raman-Mikroskop
wird nun an jedem Bildpunkt ein komplettes
Raman-Spektrum aufgenommen.
Eine typische Bildgröße von 256
Zeilen mit 256 Pixel resultiert in 65.536
Spektren. Aus dieser Multi-Spektrum-
Datei lassen sich nun mit einer speziellen
Software, zum Beispiel durch
Integration über bestimmte Bereiche im
Spektrum, Bilder der Verteilung verschiedener
Spezies in der Probe gewinnen.
Abbildung 1a zeigt ein konfokales
3D-Raman-Bild einer Öl-Wasser-Alkan-
Emulsion aufgenommen mit dem konfokalen
Raman-Mikroskop alpha300 R.
(Probenvolumen: 30 x 30 x 11,5 µm,
23 einzelne Raman-Bilder, 150 x 150
Pixel, 22.500 Spektren, Aufnahmezeit:
pro Bild 60 Sekunden, pro Stack: 23
Minuten, Grün: Öl, Rot: Alkan, Blau:
Wasser). In Abbildung 1b sind die dazugehörigen
Spektren mit entsprechender
Farbkodierung dargestellt.
Konfokal chromatischer Sensor –
profilometrie
Mit einem konfokal chromatischen
Sensor lässt sich die Oberflächen topographie
beliebiger Proben im Nanometerbereich
bestimmen, und das berührungslos
und mit einer räumlichen Auflösung
von wenigen Mikro metern.
Dazu wird eine möglichst punktförmige,
weiße Lichtquelle mittels einer Linse auf
die Probe fokussiert. Die dazu verwendete
Linse hat – im Gegensatz zu den
üblicherweise in der Optik verwendeten
Linsen – einen möglichst großen chromatischen
Fehler. Das heißt, die Brennweite
dieser Linse ist für jede Farbe unterschiedlich:
Der Fokuspunkt für blaues
Licht liegt viel näher an der Linse als
der für grünes oder gar rotes Licht. Wird
nun das von der Probe reflektierte Licht
durch eine kleine Blende (Pinhole) detektiert
und dessen spektrales Maximum
mit einem Spektrometer bestimmt, so
lässt sich alleine aus der Farbe des reflektierten
Lichts die Probenhöhe bestimmen.
Das Pinhole sorgt nämlich dafür, dass
nur das Licht zum Spektrometer gelangt,
welches sich im Fokus auf der
Probenoberfläche befindet. Somit lässt
sich aus dem detektierten Spektrum
eindeutig die Probenhöhe gewinnen.
Durch Abrastern der Probe lässt sich
2 SpecTruM 123 september 2011
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>>
Da liegt was in der Luft!
Ortsaufgelöste Spektralanalyse
rausragende Stellung von Specim in
diesem Marksegment beruht besonders
auf der hervorragenden Qualität
der Sensorik, aber auch in dem
Verständ nis für Probleme, die bei der
Verwendung optischer und elektronischer
Geräte in Fluggeräten entstehen.
Die Anwender der AISA-Systeme
sind dabei sowohl wissenschaftliche
Institute als auch militärische
Forscher und kommerzielle Anbieter
spektroskopischer Analysen.
Ein AISA-System ist kundenspezifisch
zusammengestellt, da jede A nwen
dung andere Erfordernisse bedingt,
jeder Kunde unterschiedliche
Fragestellungen bearbeitet und
nicht zuletzt jedes Fluggerät andere
Installationsbedingungen bietet.
AISA besteht aus einzelnen Komponenten,
immer aus der hochwertigen
Spektralkamera, dem Datenaufnahmeprozessor,
der Steuer- und
Auswertesoftware und meist aus
einem GPS/INS-Sensor und natürlich
der Spannungsversorgung. Wichtig
für diese Anwendungen ist die kleine
Baugröße der AISA-Systeme zum
Einbau, aber auch für den Transport
und die hohe Aufnahmequalität und
Zuverlässigkeit bei der Aufnahme,
denn jede Minute in der Luft ist teuer
und Flugwiederholungen sind oft
ausgeschlossen. Bedeutend ist da natürlich
die jederzeit nachvollziehbare
Datenaufnahme mit hoher örtlicher
und spektraler Auflösung.
Die Zahl der Anwendungen nimmt
ständig zu. Bereits heute sind die
Aisa-Systeme der Standard in der
Vege tationsanalyse, z.B. bei der Ermitt
lung der Biomasse, bei der Analyse
der Verteilung von Schäd lingen
oder Dünger, aber auch bei der Suche
nach Drogenanbaugebieten. Im militärischen
Bereich werden sie bei
der Suche nach Landminen oder der
Analyse von Tarnungen eingesetzt, in
True Surface Microscopy
für topographisches raman-Imaging
damit die Probentopographie an jedem
Probenpunkt bestimmen. Dabei muss
nicht nachfokussiert werden, solange
sich die Probentopographie innerhalb
des chromatischen Fehlers der Linse befindet.
Abbildung 2 a zeigt das Ergebnis
Abb. 2 a: Topographie einer pharmazeutischen
Tablette als Resultat
einer Profilometermessung.
Scanbereich: 12 x 12 mm.
einer solchen Topographiemessung an
einer pharmazeutischen Tablette.
True Surface raman-Imaging
Mit der Profilometermessung liegen nun
die Topographiekoordinaten vor, so dass
Abb. 2 b: Konfokales Raman-Bild
entlang der Tablettenoberfläche.
(Blau + Rot: Wirkstoff, Grün:
Hilfsstoffe).
Spektroskopie/Imaging
der Geologie zur Fernerkundung von
Rohstoffen und Gesteinsformationen
oder bei der Wasseranalyse und letztlich
auch beim Umweltschutz bei der
Suche nach Verunreinigungen.
Dank der langen und erfolgreichen
Zusammenarbeit bei der Betreuung
unserer Kunden im Bereich der Forschung
und Industrie hat sich Specim
entschieden, in Zukunft auch im
Segment der luftgestützten Fern erkundung
mit L.O.T.-Oriel zusammen
zu arbeiten. Wir stehen also ab sofort
auch jenen Anwendern mit Rat und
Tat zur Seite, die die ortsaufgelöste
Spektralanalyse in Fluggeräten nutzen
wollen.
Erste Informationen zu den AISA-
Systemen erhalten Sie über die
Kennziffer 036
Stefan Wittmer
0 61 51 / 88 06-63
wittmer@lot-oriel.de
im zweiten Schritt die Raman-Spektren
entlang der Tablettenoberfläche aufgenommen
werden können. Bei entsprechender
Auswertung erhält man ein Bild
von der strukturellen Verteilung der chemischen
Komponenten auf der Oberfläche
der Tablette (Abbildung 2 b).
Anwendungen für diese neue Abbil -
dung s technik finden sich nicht nur in der
pharmazeutischen Forschung, sondern
unter anderem auch in den Bereichen
Medizintechnik, Geowissenschaften, Mikro
elektronink, Photovoltaik oder funktionelle
Oberflächenbeschichtungen.
Harald Fischer
Witec GmbH
0731 / 14070-0
Harald.Fischer@WITec.de
SpecTruM 123 september 2011 3

Optische Filter/Spektroskopie
VariSpec TM -Filter –
Der Marktführer im neuen, kompakten Design
Das durchstimmbare VariSpec TM -Filter
ist jetzt deutlich eleganter und wesentlich
handlicher geworden. Bei
gewohnt großen Aperturen aber nur
geringfügig größeren Gehäusen ha-
Übersicht der lieferbaren Modelle
Wellenlängen-
bereich
Neue Spektroradiometer
von Spectral evolution
Für die spektrale Erfassung des UV-
VIS-NIR Bereiches von 350 nm bis
2500 nm mit nur einer Messung sind
die Systeme von Spectral Evolution
seit langem bekannt.
ben wir es geschafft, die komplette
Elektronik in das Optikgehäuse
zu integrieren. Einzige Ausnahme ist
das XNIR-Modell, bei dem die alte
Bauweise aus zwei Optik gehäusen
plus zwei Kontrollern beibehalten wurde.
Sowohl die Stromversorgung als
auch die Ansteuerung erfolgen direkt
vom PC über ein Mini-USB/USB-
Kabel.
Das preisgekrönte VariSpec TM -Filter
kann wie ein hochwertiges Inter ferenz
filter verwendet werden. Je nach
Modell können dabei die einzelnen
Wellenlängen schnell und vibrationsfrei
elektrisch angesteuert werden.
Vorteile:
VariSpec VIS/VISR VariSpec SNIR/NIRR VariSpec LNIR VariSpec XNIR
400 - 720 nm (VIS)
480 - 720 nm (VISR)
Bandbreite 7, 10 oder 20 nm (VIS)
0,25 nm (VISR)
650 - 1100 nm 850 - 1800 nm 1200 - 2450 nm
7 oder 10 nm (SNIR)
0,75 nm (NIRR)
6 or 20 nm 9 nm
Dabei kommen je nach gewünschter
Auflösung ein Si­Photodiodenarray
und ein oder zwei gekühlte InGaAs-
Arrays zum Einsatz.
Da aber nicht für alle Anwendungen
der volle Spektralbereich benötigt
wird, hat Spectral Evolution seine Produktpalette
erweitert. So stehen nun
auch Spektrometer für die Bereiche
1000 - 2500 nm, 1850 - 2500 nm, 1100
- 2100 nm und 900 - 1700 nm mit unterschiedlicher
Auflösung zur Verfügung.
Selbstverständlich sind alle Geräte
auch bezüglich der Bestrahlungsstärke
kalibriert als Spektroradiometer erhältlich.
Neuigkeiten im portablen Bereich
Da Spectral Evolution alle Systeme
grundsätzlich immer in einem Gehäuse
n Stabile Konstruktion – keine beweglichen
Teile
n Sehr kompaktes Format bei großen
Aperturen (20 und 35 mm)
n Kontinuierlich durchstimmbar über
mehrere hundert Nanometer
n Schnelle und direkte Ansteuerung
jeder möglichen Wellenlänge
n Plug-and-Play, USB-Schnittstelle
mit Windows ® DLL -Unterstützung,
LabVIEW und Matlab ® -Treibern
VariSpec TM -Filter werden in der Entwicklung
und als OEM-Kompo nenten
in speziellen Instrumenten verwendet.
Preislich liegen die Filter, abhängig
von der Halbwertsbreite und dem abstimmbaren
Wellenlängenbereich,
zwi schen 8.549 € (VIS-10-20) und
46.464 € (NIRR-0,75-20)
Kennziffer 037
Jürgen Fischbach
0 61 51 / 88 06-71
fischbach@lot-oriel.de
integriert, steht einer Erweiterung auf
Batteriebetrieb nichts im Weg.
Die Nutzung der serienmäßigen Bluetooth-Schnittstelle
erlaubt die Ein bindung
eines Getac PS236 Fully Rugged
PDA‘s mit Windows Mobile Software.
So ist die volle Daten kontrolle bereits
im Feld möglich.
Durch optionale Optiken, auch mit bereits
integrierter Halogen-Lichtquelle,
können z.B. Re flek tionsmessungen an
großen Solarspiegeln bequem im Feld
vorgenommen werden.
Kennziffer 038
Michael Foos
0 61 51 / 88 06-34
foos@lot-oriel.de
4 SpecTruM 123 september 2011

öntgen: Von Nanometer bis Millimeter
3D-Imaging in hoher Auflösung
Die Visualisierung eines komplexen biologischen
3D-Organismus oder neuartiger
Materialien und die Integration der
Abbildungsdaten über Längenskalen hinweg
ist zweifelsfrei eine Herausforderung.
Insbesondere da die einzelnen konventionellen
Imaging-Techniken wie optische
Mikroskopie, Elektronenmikroskopie
(EM) und Raster-Kraft-Mikroskopie
(AFM) nicht alle Längenskalen abdecken.
Während man mit EM- und AFM-
Strukturen auf molekularer und atomarer
Ebene auflösen kann, können die
Ergebnisse nach wie vor nicht in größere
Strukturen und Funktionen, wie man sie
in der Life Science, der Geophysik oder
den Materialwissenschaften findet, integriert
werden.
Alle Imaging-Techniken erfordern die
passende Kombination aus Field-of-View
(FOV) und Auflösung zur Navi gation und
Orientierung, Auswahl des in Frage kommenden
abzubildenden Bereichs (region
of interest: ROI) sowie hochaufgelöstes
und kontrastreiches Abbilden.
Um aussagekräftige Informationen über
das Probenmaterial zu erhalten, müssen
die Strukturen auf jeder einzelnen
Längenskala beobachtet und quantifiziert
werden. Eine unmittelbare Beobachtung
oder Korrelation mit 3D-Strukturen ist jedoch
kritisch.
Es gab bisher keine Form der Mikroskopie,
die in der Lage war, Struk turen
über alle Längenskalen vom mm- bis in
den nm-Bereich in 3D abzubilden. Als
Reaktion darauf wurden neue Formen der
korrelativen Mikroskopie entwickelt, die
meh rere Imaging-Lösungen verbinden.
Den noch können auch die beiden gängigsten
3D Imaging-Methoden nicht alle
Anforderungen erfüllen:
Geringe Auflösung, große probe: konventionelles
cT
Lösungen wie die klinische oder industrielle
CT ermöglichen zwar zerstörungsfreie
3D-Analysen größerer Proben, allerdings
bei nur geringer Auflösung.
Hohe Auflösung, kleine probe: eM
Methoden, die auf Elektronenmi kroskopie
basieren, erreichen zwar eine hohe
Auflösung, sind aber nicht zerstörungsfrei
und in der Größe der Probe stark limitiert.
Eine 3D­Lösung, die sowohl der Auflösung
als auch der Probengröße Rechnung trägt,
muss zerstörungsfrei sein, damit die Probe
mehrfach, bei unterschiedlichen Auflösungen,
abgebildet werden kann.
Xradia XrM röntgenmikroskop
Die Xradia- VersaXRM- und UltraXRM-
Familie der Multi-Längenskala-Rönt genmikro
skopie trägt als einzige 3D-Ima ging-
Lösung beiden Aspekten (Auflösung und
Probengröße) Rech nung. Die Systeme bieten
variable Ver größerungen für zerstörungsfreies,
drei dimensionales Abbilden
über alle Längenskalen hinweg.
So wird Imaging möglich von 50 mm FOV
bei einer Auflösung von ~30 µm bis hin
zu 15 µm FOV bei einer Auflösung von
50 nm.
Anwendungsgebiete
Sowohl natürliche Materialen als auch eine
große Anzahl künstlich hergestellter
(Nano-) Materialen und Verbundstoffe haben
interne Strukturen in unterschiedlichen
Längenskalen.
Z. B.:
n Halbleiterchips und -bauteile bestehen
aus Komponenten die von Transistoren
in Nanometergröße zu Bündeln in Zentimetergröße
reichen.
n Die Poren- und Rissstrukturen in geologischen
Materialien und Gesteinen,
welche z.B. zur Öl- oder Gasgewinnung
untersucht werden, reichen von Nanometern
bis Millimetern.
n Biologisches Gewebe enthält mikroskopische
Anteile vom subzellularen Level
bis zu großen Organen und ganzen Organismen.
n Materialbrüche und -risse, bei denen die
Rissspitze im nm-Bereich liegt, während
die Geometrie der Bruchöffnung
den Millimeterbereich deutlich überschreitet.
n Konstruierte Mikrostrukturen (Fasern,
Matrix-Verbundstoffe, gesinterte Materialien)
können komplexe Eigenschaften
haben, die auf verschiedenen Längenskalen
beobachtet werden müssen.
In diesen Strukturen sind die Eigen schaften
hierarchisch angeordnet, wobei jede
Hierarchieebene die Materialei genschaften
(z. B. Stärke, Verhalten) beeinflusst.
Das Design des VersaXRM-Multiob jektiv-
Turret-Mikroskops erlaubt das sogenannte
„Scout-and-Zoom“: Die komplette Probe
wird bei mittlerer Auflösung gescannt
(Scout), um auffällige Bereiche (ROI) zu
identifizieren und zu isolieren, die dann bei
größtmöglicher Auflösung betrachtet werden
(Zoom).
Anwendungsbeispiel: Knochen
Knochen besteht aus komplexen hierarchischen
Strukturen auf unterschiedlichen
Längenskalen.
Mit den Imaging-Lösungen von Xradia können
Knochenanalysen von der im sub-Millimeterbereich
liegen den Trabekulärebene
bis zur im Nanome terbereich liegenden
Kana likulärebene durchgeführt werden.
Erstmals ist es so möglich, im Labor
Zugriff auf die 3D-Strukturen lakunärer
Netzwerke zu erhalten.
Kennziffer 039
Dr. raimund Sauter
0 61 51 / 88 06-24
sauter@lot-oriel.de
SpecTruM 123 september 2011 5
Imaging

Imaging
Abb. 1: REM-Aufnahme
bei 24.000-facher
Vergrößerung mit dem
Phenom G1
pHeNOM – Das kleinste und schnellste
rasterelektronenmikroskop der Welt
Neue phenom-Generation
Die neue Phenom G2- Gerätegeneration
ist die konsequente Weiterentwicklung
des bewährten Desktop-Elektronenmikroskops
Phenom. Phenom G2 setzt
erneut Maßstäbe in der Einstiegsklasse
der Elektro nen mikroskopie und zeichnet
sich aus durch
n gewohnt intuitive Bedienung,
n ultraschnelle Probenladezeit,
n patentierte Probennavigation,
n hochauflösende, brillante Bilder
n und eine hochgenaue, motorisierte
Probenbühne.
Phenom G2 wird in zwei Systemkonfigu
rationen angeboten:
Phenom G2 pure, das Einstiegssystem
für einen wirklich attraktiven Preis –
Vergrößerung von 20x - 15.000x
(Pixelauflösung 7,8 nm)
Abb. 2: REM-Aufnahme
bei 45.000-facher
Vergröße rung mit dem
Phenom G2
Phenom G2 pro, professionelles
Desktop-REM mit herausragenden
Leistungen –
Vergrößerung von 20x - 45.000x
(Pixel auflösung 2,9 nm)
Neuheiten
Coolingstage (-25 °C bis +50 °C)
Das kontrollierte Temperieren von
REM-Präparaten ermöglicht nicht nur
Proben unter dem Gefrierpunkt im
REM zu halten, sondern auch höhere
Temperaturen im REM zu generieren.
Zum Beispiel für Präparate, die
n Wasser enthalten,
n gefroren bleiben müssen,
n stark ausgasend sind,
n sich bei Körpertemperatur aktivieren,
n empfindlich gegenüber dem Elektronenstrahl
sind.
Die Coolingstage für das Phenom besteht
aus einer modifizierten Phenom­
Probenkammer mit integriertem, einstufigen
Peltierelement und einer
Kühleinheit.
Vorteile der Coolingstage sind:
n kann mit jedem Phenom-Desktop-
REM genutzt werden,
n Funktionalität der motorisierten
Stage bleibt voll erhalten,
n Temperaturbereich von -25°C (unter
REM-Vakuum) bis +50 °C,
n Proben mit hohem Feuchtigkeitsgehalt
können im REM inspiziert werden,
n Strukturartekfakte durch Entwässerung
von Proben werden deutlich
verzögert,
n Probenpräparation im Vergleich zu
Trocknungsverfahren um ein Vielfaches
schneller.
Abb. 3: Coolingstage
Die Coolingstage eignet sich für Proben
aus den Bereichen Chemie, Biologie,
Zoologie, Histologie, Pathologie, Parti
kel technologie und viele mehr.
Bestehende Phenom-Systeme müssen
für den Einbau des Durchlasses für
die Kühleinheit im Werk am äußeren
Gehäuse modifiziert werden. Die Coolingstage
steht ab September 2011 zur
Auslieferung an die ersten Kunden bereit.
Auf der angekündigten Roadshow
wird auf dieses neue Produkt besonders
eingegangen.
6 SpecTruM 123 september 2011
>>

pHeNOM – Das kleinste und schnellste
rasterelektronenmikroskop der Welt
Abb. 4 Abb. 5
Abb.4: Pfefferminzbonbon bei
2000-facher Vergrößerung ohne
Coo ling zeigt deutliche Strukturarte
fakte durch anschmelzen.
Abb.5: Mit Coolingstage bei -25°C
wird die Struktur und die darin
enthalte ne Flüssigkeit fixiert. Es
treten keine Strukturartefakte
auf.
Anmerkung: Die Pfefferminzbonbon-
Proben wurden nicht gesputtert, da
die Coolingstage über eine Charge-
Reduction-Funktion verfügt.
LOT-Oriel übernimmt den Service
für phenom
Wartungs arbei ten und Reparaturen
an Phenom-Systemen werden ab sofort
im neu eingerichteten Phenom-
Servicelabor in Darmstadt ausgeführt.
LOT-Oriel bietet seinen Phenom-Kunden
auch attraktive Wartungs ver träge
zur Optimierung der Verfüg bar keit des
REM an.
Fordern Sie unsere Produktinformation
„Phenom-Service“ an.
Kennziffer 040
Abb. 6: Fibermetric,
Porenvermessung an
einer Polymermembran
Fibermetric 2.0
Fibermetric ist ein etabliertes Auswertungs-
und Statistiktool zur vollautomatischen
Vermessung von mikro-
und nanoskaligem Filter- und
Fa sermaterial mit dem Elektronenmikro
skop Phenom. Die neue Version
2.0 ist dank neuer und optimierter
Algorithmen und einer größeren
Bandbreite der auswertbaren Mate rialien
noch leistungsfähiger.
Fibermetric eignet sich nun auch speziell
für Entwickler, Hersteller und Verarbeiter
von Medien, wie zum Bei spiel
n Spinnvliesstoffe
n Melt-blown Vliesstoffe
n Elektrogesponnene Vliesstoffe
n Polymermembranen
Pro REM-Aufnahme können bis zu
1.000 Einzelwerte wie Faserdicke,
Faserrichtung und Porenfläche in
Sekun denschnelle automatisch erfasst
werden. In einem Projekt können bis
zu 100 Einzelbilder mit bis zu 100.000
Messwerten zusammengefasst und statistisch
ausgewertet werden.
Was bisher in mühevoller Handarbeit
und großem Zeitaufwand erbracht werden
musste, erledigt die Software automatisch
mit gleichbleibender Präzision
in einem Bruchteil der Zeit. Speziell bei
häufig wiederkehrenden Messaufgaben
lohnt sich die Investition bereits nach
kürzester Zeit.
Abb. 7: Fibermetric,
Benutzeroberfläche
Neuer vollautomatischer
Sputtercoater
LOT-Oriel bietet einen neuen Sputter-
Coater für die Beschichtung von Proben
für die Elektronenmikroskopie an.
Abb. 8: SputterCoater
Der neue SputterCoater MSC1 / MSC1T
ist geeignet für die Bedampfung von
Proben bis zu 100 mm Durchmesser.
n Sehr kompakte Bauweise (wenig
Platzbedarf)
n Absolut intuitive Bedienung
n Deutsche Bedienerführung, andere
Sprachen möglich
n Trockung der Probe mit einstellbarer
Dauer und einstellbarem Vakuum
(Variante MSC1T)
n Voreinstellung der gewünschten
Schichtdicke über Display
n Vollautomatischer Ablauf des Bedampfungsprozesses
n Keine Überwachung erforderlich
n Bedampfungsprozesse sind reproduzierbar
n Targetmaterial (Au, Pd, Ag, Au/Pd)
n Langlebig und zuverlässig durch
hochwertige Komponenten und
durchdachtes Design
n Made in Germany
Kennziffer 041
carsten pape
0 61 51 / 88 06-21
pape@lot-oriel.de
SpecTruM 123 september 2011 7
Imaging

Dünne Schichten/Gravimeter
Die Verwendung von QcM-D
zur Bestimmung von Nanotoxikologie
Neu entwickelte Nanomaterialien
haben besondere Eigenschaften und
können viele Anwendungen revolutionieren.
Abbildung 1: Frequenz- und Dissipationsänderung
durch Adsorption von Mucin auf
eine Goldoberfläche gefolgt von der Zugabe
von PEG-beschichteten QDs.
Die Konzentration der Mucinlösung lag bei
25 µg/ml, die QD Konzentration war 2 µM,
jeweils in 0,03 M NaCl-Lösung bei pH=4.
Gezeigt sind die Daten für den dritten
Oberton.
Gleichzeitig können dieselben
Eigenschaften in der Biosphäre
aber toxischen Charakter haben. Es
ist daher notwendig, Methoden zur
Verfügung zu haben, die die Toxizität
von Nanopartikel bewerten können.
QCM-D ist eine solche Methode.
Um dies zu zeigen, wurde eine
QCM-D-Untersuchung durchgeführt,
bei der Quantendots (QD) mit einer
Polyethylenglykol-Hülle auf ihre
Adsorptionseigenschaften an einer
Mucin­beschichteten Oberfläche
hin getestet wurden. Mucin stellt als
Glyko-Protein aus Schleimhäuten des
Verdauungstrakts ein geeignetes viskoelastisches
Modellsystem für die
Verträglichkeit von Nanopartikeln
mit biologischen Oberflächen dar und
QCM-D ist eine geeignete Methode,
auch strukturelle Veränderungen in
einem solchen Modellsystem über
Änderungen in Frequenz und Dissipation
zu detektieren.
Vorgehensweise und ergebnisse
Eine Mucinschicht wurde auf eine
Goldoberfläche in vitro adsorbiert.
Die Exposition von PEG-beschichteten
QDs (PEG350-QDs versus PEG5000-
Neu:
ein tragbares supraleitendes Gravimeter
Die supraleitenden Gravimeter von
GWR zählen zu den stabilsten und
präzisesten lokalen Gravitations-
Messsystemen: Die Drift des neuen
tragbaren iGrav beträgt typischerweise
nur 0,5 µGal/Monat, bei über
Jahren konstantem Skalenfaktor (besser
als 10 -4 ). Die Präzision beträgt
1 nanoGal (FD) bzw. 0,05 µGal (TD @
1 min), das Rauschen 0,3 µGal/√Hz.
Supraleitende Gravimeter stabilisieren
eine hochpräzise, gefertigte Niob-
Testmasse in einem starken und ultrastabilen
Magnetfeld. Dieses Mag-
netfeld wird durch auf 4 K gekühlte
und damit supraleitende Spulen erzeugt.
Da das Magnetfeld nahezu verlustfrei
unterhalten wird, fließt nur ein
sehr geringer Strom, der hochprä zise
konstant gehalten wird, völlig unabhängig
von äußeren Einflüssen wie
Temperatur, Feuchtigkeit oder Luftdruck.
Anwendungen für das neue iGrav
sind Vulkan-Beobachtungen, Tiden-
Modelle, hydrologische, geothermale
und andere non-invasive Bodenunter
suchungen, Vermessung von Ab-
QDs) führte zu einer Frequenzabnahme
und daher zu einer Massenzunahme
des Adsorbates. Abhängig von der
molekularen Masse der PEG-Schicht
konnte eine Abnahme bzw. Zunahme
der Dissipation beobachtet werden.
Dies deutet auf eine Ab- bzw. Zunahme
der Viskoelastizität des kombinierten
Mucin-QD-Systems im Vergleich
zur reinen Mucin-Schicht hin. In
Abbildung 1 sind die gemessenen
Rohdaten für den 3. Oberton gezeigt.
Die beobachtete Assoziation der PEGbeschichteten
QDs mit Mucin könnte
den bekannten Schutzeffekt von Mucin
auf den säureinduzierten Abbau der
Nanopartikeln erklären.
referenz
[1] P.N. Wiecinski, K.M. Metz, A.N.
Mangham, K.H. Jacobson, R.J. Hamers,
and J.A. Pedersen, Gastrointestinal biodurability
of engineered nanoparticles:
Development of an In vitro assay,
Nanotoxicology 3(3): 202-214, 2009.
Kennziffer 042
Dr. raimund Sauter
0 61 51 / 88 06-24
sauter@lot-oriel.de
sackungen, Untersuchung von tektonischen
Langzeiteffekten.
Das Grundsystem wiegt lediglich
30 kg und ist somit gut portabel. Es
enthält 16 l L-He und benötigt nur einen
einphasigen 1,3 kW-Anschluss für
den luftgekühlten Kompressor. Das
System ist geschlossen „closed-cycle“,
d.h. es benötigt nur reines Helium-Gas.
Kennziffer 043
ralph Köhler
0 61 51 / 88 06-22
rkoehler@lot-oriel.de
8 SpecTruM 123 september 2011

Laserstrahl-Diagnostik
Wellenfront und Strahlprofil auf einen Blick
Hartmann-Shack-Verfahren
Bei einer Vielzahl von Laseran wendungen
wird neben der Intensitätsverteilung
des Strahls auch dessen
Ausbreitungscharakteristik benötigt,
die wesentlich von seiner
Wellenfront bestimmt wird. Die
Kenntnis der Wellenfront ist z.B. unerlässlich
zur Optimierung des Fokus
oder bei der Beurteilung der Güte optischer
Strahlführungskomponenten.
Diese Information lässt sich mit einem
Wellenfrontsensor nach dem Hartmann
-Shack-Verfahren gewinnen. Das
Grundprinzip stammt bereits aus dem
Jahre 1900 und beruht auf der Aufteilung
des Lichtsignals in eine große
Anzahl von Einzelstrahlen mit einer
Lochmaske (Hartmann-) oder einem
Mikrolinsen-Array (Hartmann-Shack).
Jeder der Teilstrahlen erzeugt auf
einem Detektor hinter der Maske eine
Spotverteilung, deren Schwerpunkt
bezüglich einer Referenzposition die
lokale Ausbreitungsrichtung festlegt.
Aus der Gesamtheit der lokalen Richtungen
lässt sich dann mit Hilfe mathematischer
Verfahren die Phasenverteilung
(Wellenfront) rekonstruieren;
zusätzlich kann durch Integration
über die Spots das Strahlprofil bestimmt
werden.
Alle Strahlparameter aus einer
Messung
Aus Wellenfront und Strahlprofil lassen
sich für kohärente Quellen sämtliche
Strahlkenngrößen wie Durchmesser,
Divergenz und M2 in Echtzeit mit einer
Genauigkeit im Prozentbereich ermitteln,
und zwar aus nur einer einzigen
Messung, was vor allem bei gepulsten
oder fluktuierenden Lasern von
Bedeutung ist. Zusätzlich kann über
eine Fresnel-Kirchhoff-Integration
das Intensitätsprofil für beliebige
Positionen im Strahlverlauf vorhergesagt
werden. Das gilt insbesondere
auch für das Profil im Bereich
der Strahltaille, das aufgrund zu hoher
Intensitäten der Messung oft nicht
zugänglich ist. Weiterhin erlaubt eine
in Echtzeit durchgeführte Zernike-
Analyse die genaue Erfassung und
Beurteilung von Strahl-Aberrationen
(z.B. Astigmatismus, Koma), die entweder
intrinsischer Natur oder durch
externe Optiken bedingt sein können.
Auf diese Weise kann die Fokussierung
des Strahls optimiert werden.
Sensoren
LOT-Oriel bietet in Kooperation mit
dem Laser-Laboratorium Göttingen bereits
seit mehreren Jahren kamerabasierte
Hartmann-Shack-Sensoren zur
umfassenden Charakterisierung von
Laserstrahlung an. Um den stark unterschiedlichen
Anforderungen hinsichtlich
der Laser-Kenngrößen (insbesondere
Wellenlänge, Strahlquerschnitt,
Leistung, Repetitionsrate) gerecht werden
zu können, steht mittlerweile eine
umfangreiche Palette von verschiedenen
Kameratypen zur Verfügung. Für
die Wellenfrontmessung können je nach
geforderter Winkel­ oder Ortsauflösung
diverse Mikrolinsenarrays (Brenn weite,
Linsendurchmesser) adaptiert werden,
so dass kundenspezifische Problemlösungen
möglich sind.
Um die ho he Ortsauflösung der reinen
Strahl profil messung beibehalten
zu kön nen ist auch eine Version der
Hart mann- Shack-Kamera mit einem
abnehm ba ren und reproduzierbar wieder
aufsetzbaren Linsenarray verfügbar.
Alle Kameras werden über USB oder
Firewire-Schnittstelle einfach an
ein Notebook oder PC angebunden
(Plug&Play).
Zur Aufnahme und Cha rakterisierung
von Strahlprofilen und Wellenfronten
wird die vielfach be währte Strahlanalyse-Software
MrBeam verwendet.
Damit werden alle relevanten Laser-
und Wellen front parameter gemäß aktueller
ISO-Normvorschriften (ISO
11146, 13694, 11167, 15367) ausgewertet.
Die Software ist makrofähig
und erlaubt die benutzerdefinierte
Steuerung komplexer Messabläufe.
Über diverse Schnittstellen können
Peripherie-Geräte wie Abschwächer,
Shutter, Energie-/Leistungsmessköpfe
oder Schrittmotoren eingebunden werden.
Kennziffer 044
Dr. Marc Kunzmann
0 61 51 / 88 06-46
kunzmann@lot-oriel.de
SpecTruM 123 september 2011 9
Laser
Verfügbare Kameras für die Laserstrahl-Diagnostik
Sensoren CCD oder CMOS
Dynamikbereich 12 / 14 / 16 bit
Aktive Fläche 2/3” (8,6 x 6,9 mm²), 1/3“, 1/2”, Kleinbild-
Format 36 x 24 mm²
Pixelanzahl
Wellenlängenbereiche
VGA, 1.4 Mpixel (1392x1040)
bis 16 Mpixel (4800 x 3200)
- Vis/NIR (Standard): 350 - 1100 nm
- UV/Vis/NIR: 190 - 1100 nm (Quantenkonverter)
- EUV/Vis/NIR: 1 - 1100 nm (Quantenkonverter)
- IR:
bis 1700 nm (InGaAs, Fa. Xenics)
Notebook/PC-
Anschluss:
USB 2.0 oder Firewire
Strahlprofil und Wellenfront-
Aberrationen von Ti:Sa fs-Laser

Termine
QcM-D: europäisches Anwendertreffen
am 14. und 15.9. 2011 in Bensheim
Q-Sense lädt zum europäischen
Anwendertreffen ein, das in diesem
Jahr in Deutschland, genauer in
Bensheim an der Bergstrasse, stattfindet.
Der erste Tag ist für Vorträge
rund um das Thema „Quartz Crystal
Microbalance with Dissipation monitoring
(QCM-D)“ reserviert. Die Liste
der eingeladenen Redner umfasst:
Ralf Richter, CIC BiomaGUNE, San
Sebastian (chair): “Biomolecular hydrogels
– Combining QCM-D, ellipsometry
and imaging techniques for
the detailed interrogation of very soft
and hydrated surface-confined films.”
Henk Busscher, Universität Groningen:
“Interfacial re-arrangement in
initial microbial adhesion to surfaces.”
Tommy Nylander, Universität Lund:
“QCM-D to reveal processes at biomembrane
surfaces of relevance for
drug delivery.” Pierre Schaaf, CNRS,
Strasbourg: “From step-by-step construction
to one pot film buildup”
Erik Reimhult, BOKU, Institut für
Nanobiotechnologie,Wien: “Presentation
and hydration of biomimetic
and non-fouling polymer surfaces.”
Christof Wöll, KIT, Karlsruhe: “To be
announced”.
Der zweite Tag beinhaltet die Vorstellung
neuer Q-Sense-Produkte und
praktische Anwenderschulungen speziell
für die Software QTools mit erfahrenen
Wissenschaftlern.
Wir freuen uns auf Ihre Anmeldung
unter www.q-sense.com.
Dr. raimund Sauter
0 61 51 / 88 06-24
sauter@lot-oriel.de
Herbstseminare: ellipsometrie und Dünne Schichten
Seminar: „Bestimmung mechanischer eigenschaften dünner Schichten“
Information und Anmeldung unter: www.lot-oriel.com/seminar/mml
Wir bieten vom 2. bis zum 4. November einen
Kurs zur CompleteEASE-Soft ware an.
Die Teilnehmer sollten über Erfahrung mit
spektroski scher Ellipsometrie verfügen und
Grundkenntnisse in der M-2000-Soft ware
Am 15. November dieses Jahres
planen wir unser inzwischen zur
Tradition gewordenes Seminar zum
Thema „Be stimmung mechanischer
Eigen schaf ten dünner Schichten“.
ellipsometrie-Seminar 2011
Information und Anmeldung unter: www.lot-oriel.com/seminar/ellipsometrie
Am 31. Oktober veranstalten wir wieder
unser jährliches Ellipsometrie-
Seminar.
CompleteEASE ha ben. Der Kurs ist unterteilt
in verschie de ne Themenbereiche, u. a.
transparen te und absorbierende Schichten,
Oszil la tor modelle, Gradientschichten, sowie
ei nem Kapitel zu In-situ-Messung.
Ellipsometerexperten werden Vorträge
präsentieren und Bei spiel auswertungen
durchfüh ren. Die Teil nehmer haben die
Mög lich keit, anhand von Beispieldaten mit
dem eigenen Com puter zu modellieren.
In an wendungsbezogenen Vorträgen
und prak ti schen Vorführungen mit
dem Nano Test-Sys tem werden Möglich
keiten die ser Technik vorgestellt.
completeeASe-Software-Trainingkurs: Auswertung ellipsometrischer Messdaten
Information und Anmeldung unter: www.lot-oriel.com/completeeASe_course
Ihre Ansprechpartner für diese
drei Herbst-Seminare:
Dr. Thomas Wagner
0 61 51 / 88 06-68
wagner@lot-oriel.de
Katharina Seehöfer
0 61 51 / 88 06-571
seehoefer@lot-oriel.de
10 SpecTruM 123 september 2011

Die Links zu den Veranstaltungen
finden Sie unter www.lot-oriel.de
Wir zeigen Ihnen folgende Systeme
bzw. Verfahren
Bayreuth Polymer Symposium Bayreuth 11.09. - 13.09.2011 QCM-D Schwingquarzmikrowaage
MNE Conference on Micro and
Nano Engineering
EUCAS
Superconductivity Centennial
Conference
Berlin,
Stand E8
Workshop: PPMS Application Prague
Paris
Powtech 2011 Nürnberg
Halle 7, Stand 171
19.09. - 23.09.2011 Dip Pen Nanolithographie (DPN)
MicroWriter
SpecTruM 123 september 2011 11
Termine
Den Haag 20.09. - 22.09.2011 PPMS - Physical Property Measurement
5.10. - 6.10. 2011
11.10. - 12.10.2011
PPMS - DynaCool und
PPMS - Physical Property Measurement
11.10.- 13.10.2011 Bildgebende Spektroskopie
und Partikelgrößenanalyse
(Scheibenzentrifuge)
V2011 Dresden 17.10.- 20.10.2011 Nanoindentation
Seminar: Woollam-Ellipsometrie Darmstadt
Ramada Treff Page Hotel
Trainings Course: Woollam
CompleteEASE
Seminar: Mechanical properties
of thin films
Darmstadt
LOT-Oriel
Darmstadt
LOT-Oriel
31.10.2011 Spektroskopische Ellipsometer
02.11. - 04.11.2011 Spektroskopische Ellipsometer
15.11.2011 Nanoindentation
roadshow: 3D-Oberflächen-Visualisierung im Nanobereich
phenom G2 Desktop reM und Zygo ZeScope 100
Darmstadt
Düsseldorf
Göttingen
Hamburg
Berlin
05.09.2011
06.09.2011
07.09.2011
08.09.2011
09.09.2011
www.lot-oriel.com/phenom
ppMS
Anwenderworkshop
Auch in diesem Jahr bietet LOT
wieder einen Workshop für PPMS-
Anwender an. Behandelt werden
Themen zu den vielfältigen
Messoptionen der Tieftemperatur- und
Magnetplattform PPMS – angefangen
von der Probenpräparation bis hin zur
Stuttgart
München
Leipzig
Dresden
Nürnberg
Datenauswertung. Folgende Termine
stehen zur Auswahl:
5. und 6. Oktober Paris sowie
11. und 12. Oktober Prag
Weitere Informationen sowie eine
Möglichkeit zur Online-Anmeldung
finden Sie auf unserer Internetseite.
www.lot-oriel.com/ppms-workshop-2011/
12.09.2011
13.09.2011
14.09.2011
15.09.2011
16.09.2011
Kennziffer 045
Katharina Seehöfer
0 61 51 / 88 06-571
seehoefer@lot-oriel.de

Dünne Schichten/Tiefe Temperaturen
Dip coater
für Mehrfachbeschichtungen
Mobile Helium-Verflüssiger –
Flexible Versorgung kryogener Geräte
Wir suchen
Kolleginnen und Kollegen
klimaneutral
gedruckt
LOT-Oriel –
Ihr partner in europa
www.lot-oriel.com
LOT-Oriel GmbH & co. KG
Im Tiefen See 58
D-64293 Darmstadt
Telefon 0 61 51/88 06-0
Fax 0 61 51/89 66 67
E-Mail info@lot-oriel.de
LOT-Oriel Suisse
Tel. 0 21/869 90 33
Fax 0 21/869 93 08
E-Mail info@lot-oriel.ch
LOT-Oriel Benelux
Tel. B +32/(0)50 70 30 87
NL +31 10 285 95 11
Fax +32(0)50 70 30 84
E-Mail benelux@lot-oriel.com
Die deutsche Ausgabe des Spectrum erscheint viermal jährlich. Für den Inhalt verantwortlich: Dr. Joachim Weiss
12
Die CO2-Emissionen dieses Produkts wurden
durch CO2-Emissionszertifikate ausgeglichen.
Zertifikatsnummer: 937-53524-0411-1083
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Der Dip Coater ist ein kompaktes
Gerät zur Mehrfachbeschichtung von
kleinen Substraten (max. H70 x W45
x T3, 50 g). Der Probenteller kann bis
zu acht Bechergläser (100 ml) für die
Tauchfl üssigkeiten aufnehmen.
Alle Parameter wie Tauchtiefe, Eintauch-
und Rückzugsge schwin dig keit,
Tauch zeiten und - se quenz usw. wer-
Für diejenigen Anwender, die einen kontinuierlichen
Bedarf an flüssigem Helium
haben, sich aber aus Kostengründen keinen
großen, stationären Verflüssiger anschaffen
wollen, sind kleinere, mobile Helium-
Anlagen eine gute Alternative. Diese sind
in der Anschaffung und Wartung deutlich
günstiger und haben sich wegen der kontinuierlich
steigenden Preise für Flüssig-
Helium schnell amortisiert. Je nach Ausführung
ist eine Verflüssigungsrate von
bis zu 24 Litern pro Tag möglich. Sie kön-
den über eine Soft ware gesteuert und
kontrol liert. Der Magnetrührer ist im
Lie fer umfang enthalten.
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Dr. Joachim Weiss
0 61 51 / 88 06-72
weiss@lot-oriel.de
nen zum Verbraucher gebracht werden, so
dass das Helium direkt übergehoben werden
kann. Alternativ können auch mehrere
Verbrauchern über eine kleine Helium-
Rückgewinnungsanlage verbunden werden.
www.lot-oriel.com/karriere
Kennziffer 047
David Appel
0 61 51 / 88 06-855
appel@lot-oriel.de
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