Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

Eine andere Möglichkeit zum Nachweis von Versetzungen mit Röntgenstrahlung bietet die
Röntgen-Topographie, mit der Versetzungen in einem einkristallinen Bereich direkt über eine
Änderung in der Intensität einzelner Reflexe abgebildet werden können. Eine röntgentopographische
Abbildung wird in Transmission aufgenommen, wobei im Gegensatz zur TEM
Probendicken bis zu einigen Millimetern möglich sind.
Dabei werden ein oder zwei Schlitzblenden auf einen Reflex justiert und damit alle anderen
Reflexe sowie der transmittierte Primärstrahl ausgeblendet. Durch Bewegen der Probe relativ
zur feststehenden Anordnung von Strahl und Blenden, wird die Probe in einer Tiefenschicht
ortsaufgelöst vermessen [347,348]. Über eine zusätzliche Variation der Position der Blenden
zum Primärstrahl ist ein tiefenabhängiges Abrastern von Versetzungen und anderen Fehlern
möglich.
Unter Verwendung eines eingehenden Röntgenstrahls mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich,
sowie hochauflösender CCD-Kameras zum Nachweis der Beugungsreflexe, wird
eine Ortsauflösung im Bereich einiger Mikrometer in allen drei Dimensionen erreicht [349].
Mit dieser Methode gelang es unter anderem, das Spannungsfeld einzelner Versetzungen in
Halbleiter-Bauelementen hochgenau abzubilden [350]. Auch wenn in einem Großteil der Arbeiten
in Transmission gemessen wird, ist die Röntgen-Topographie grundsätzlich auch in
Reflektion möglich [351], was z.B. bei der Untersuchung von großen strukturierten Halbleiter-Wafern
Vorteile bietet [352].
Als eindrucksvolles Beispiel zeigt Abbildung 4.14 Versetzungen in einem Korn in einer verformten
Fe3.5Si Legierung, wobei die Änderung der Intensität der [002] (a) und der [002](b)
Reflexe aufgenommen wurde [353]. Mit der verwendeten AgK-Strahlung ließen sich noch
Versetzungen mit einem minimalen Abstand von 5 µm voneinander trennen. Der Vergleich
der Abbildungen (a) und (b) zeigt deutlich, daß die Lage der Versetzungen relativ zu den beugenden
Ebenenscharen zu einem unterschiedlichen Kontrast führt.
4.2.3 Ein kurzer Vergleich der Methoden
Der oben gegebene Überblick der gängigsten Methoden zeigt deutliche Unterschiede in Bezug
auf die Empfindlichkeit für Plastizität und Ermüdung und in der praktischen Anwendbarkeit.
So ist es nicht sehr einfach, diese Methoden auf einer linearen Skala zu bewerten, da einige
Methoden Besonderheiten aufweisen, die sie signifikant von den anderen unterscheiden.
Tabelle VII ist als Versuch zu verstehen, die hier diskutierten Methoden nach unterschiedlichen,
in der praktischen Anwendung relevanten, Parametern aufgeschlüsselt zu bewerten.
So ist z.B. die TEM als "traditionelle" Methode zum Nachweis von Versetzungen auf sehr
kleine Bereiche (einige µm 2 ) eingeschränkt, bietet jedoch die Möglichkeit zum Nachweis einzelner
Versetzungen. Zudem ist sie mit erheblichem Präparationsaufwand verbunden und alles
andere als zerstörungsfrei. Im Gegensatz zur PAS können Versetzungsdichten durch Auszählen
direkt quantitativ bestimmt werden, wobei diese jedoch in sehr stark deformierten Metallen
unterbewertet werden.
Die Röntgen-Topographie, die ebenfalls eine quantitative Bestimmung von Versetzungen im
Submikrometerbereich bei wesentlich geringerem Präparationsaufwand ermöglicht, ist auf
größere Körner und Einkristalle eingeschränkt. Sie ist jedoch im Gegensatz zur TEM zerstörungsfrei
und ermöglicht damit die Beobachtung der Entwicklung von Versetzungen und Versetzungsstrukturen
während der Verformung oder in verschieden Stadien der Ermüdung an
ein und derselben Probe.
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