WISSENSCHAFTS JOURNAL
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scientia halensis 2/2004<br />
Interdisziplinäres Zentrum für Materialwissenschaften<br />
EPOS – INTENSIVE POSITRONENQUELLE FÜR DIE MATERIALFORSCHUNG<br />
KOOPERATION ZWISCHEN UNI UND FORSCHUNGSZENTRUM ROSSENDORF<br />
Reinhard Krause-Rehberg, Gerhard Brauer und Hartmut S. Leipner<br />
Materialforschung mit Positronen ist eine anerkannte Spezialrichtung der halleschen Physik.<br />
In Kooperation zwischen dem Großforschungszentrum Rossendorf und dem Interdisziplinären<br />
Zentrum für Materialwissenschaften der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg<br />
befindet sich eine hochintensive Positronenquelle im Aufbau. Nach Fertigstellung<br />
wird das Labor als ein europäisches Kompetenzzentrum für Materialforschung mit Positronen<br />
auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.<br />
Die weitere Entwicklung der Materialwissenschaften<br />
gehört zu den erklärten<br />
Schwerpunkten der Forschungskonzeption<br />
der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.<br />
In diesem Kontext wurde im Vorjahr<br />
mit der Errichtung eines weit über die<br />
Grenzen des Landes Sachsen-Anhalt hinaus<br />
wirksamen Kompetenzzentrums für<br />
Material- und Werkstoff-Forschung mit<br />
hochintensiven Positronenstrahlen begonnen.<br />
Dieses Vorhaben ordnet sich ein in die<br />
Aktivitäten des Interdisziplinären Zentrums<br />
für Materialwissenschaften der Universität<br />
zum Studium nanostrukturierter<br />
Materialien. Die Martin-Luther-Universität<br />
hat dazu einen Kooperations- und<br />
Nutzungsvertrag mit dem Forschungszentrum<br />
Rossendorf e. V., einer Institution der<br />
Leibniz-Gemeinschaft, zur Errichtung eines<br />
externen Forschungslaboratoriums abgeschlossen.<br />
Materialforschung mit Positronen<br />
Die Nachfrage nach analytischen Methoden<br />
mit einer Auflösung bis zu einem Millionstel<br />
Millimeter wächst infolge der zunehmenden<br />
Miniaturisierung in allen Bereichen<br />
der Materialwissenschaften. Untersuchungen<br />
mit Positronen haben sich in den<br />
letzten Jahren zu einer unverzichtbaren<br />
Methode der Materialcharakterisierung<br />
entwickelt. Das Positron ist dabei ein Elementarteilchen,<br />
das exakt einem Elektron<br />
entspricht, mit dem Unterschied einer ent-<br />
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gegengesetzten elektrischen Ladung. Beim<br />
Aufeinandertreffen von negativ geladenen<br />
Elektronen der Materie mit den Positronen<br />
kommt es zur Zerstrahlung (Annihilation),<br />
also zur Bildung von Gammastrahlen, der<br />
Umwandlung von Masse in Energie.<br />
Aus diesem Vorgang können in sehr empfindlicher<br />
Weise spezifische Informationen<br />
über den inneren Aufbau von Festkörpern<br />
entnommen werden. Dafür werden die Positronen<br />
beispielsweise aus einer radioaktiven<br />
Quelle in den zu untersuchenden<br />
Werkstoff implantiert. Dort überleben sie<br />
noch eine kurze Zeit, in der sie sich frei<br />
durch das Material bewegen. Treffen sie<br />
dabei auf Defekte im Material (Fehlstellen<br />
im Kristallgitter, Versetzungen, Nanoporen,<br />
usw.), so können sie für den Rest ihrer<br />
Lebensdauer dort lokalisiert werden. Dabei<br />
ändern sich die von außen messbaren<br />
Annihilationsparameter, wie u. a. die Positronenlebensdauer.<br />
Damit können diese<br />
Defekte in Größe, Zahl und ihren chemischen<br />
Eigenschaften untersucht werden.<br />
Die Positronentechnik kann für die Cha-<br />
Das Foto zeigt den Leiter der ELBE-Strahlenquelle des Forschungszentrums Rossendorf Dr. Peter Michel (links) und Dr. Gerhard Brauer (Mitautor)<br />
vor der Strahlerzeugungsanlage von ELBE. Foto: FZR-Archiv<br />
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