Neutron texture diffractometer TEX-2

TEX-2 ist ein konventionelles Neutronen-Vier-Kreis-Diffraktometer, welches für Texturuntersuchungen an unterschiedlichen Typen von polykristallinen Werkstoffen optimiert wurde (Abb.1). Textur ist als Orientierungsbeitrag von allen Kristalliten eines polykristallinen Werkstoffes mit einer gut bekannten Orientierung definiert. Die Wichtigkeit der Textur ergibt sich durch zwei Tatsachen:
1. beeinflusst die Anisotropie von polykristallinen Werkstoffen das Verhalten bei der thermomechanischen Verarbeitung, wie Schmieden, Gießen, Walzen etc.. Abhängig von der Kristallstruktur, zeigt jeder einzelne Kristall, der das polykristalline Aggregat bildet, anisotropische Eigenschaften und folglich hat die Richtungsverteilung einen großen Einfluss auf die Anisotropie des gesamten Materials.
2. haben mehr als 90% aller kristallinen Materialien eine bevorzugte Richtung ihrer Kristallite.

Fig. 1: Schematische Ansicht von TEX-2

Folglich ist die Textur von großer Bedeutung im Zusammenhang mit polykristallinen Struktur- und Funktionsmaterialien, wie Legierungen, Keramiken und Halbleiter. Des Weiteren kann man wichtige Schlüsse über geologische Vorgänge aus den Texturen schließen. Deswegen beschäftigen sich Experimente, die an TEX-2 durchgeführt werden, mit einer großen Vielfalt an Themen. Die schließt kurzzeitige und langzeitige Projekte mit mehr als 50 Proben ein. Dabei kann das Material von reinen Metallen und Legierungen (Cu, Ni, Mg, Al, Nb, Fe etc.), über intermetallische Verbindungen (TiAl, NiAl, Fe3Al, Al3Nb, etc.), und metallischen Verbindungen (Cu-Fe, Al-Cu, Al-Nb, Cu-Nb etc.) bis Mineralien (Hämatite, Carbonate, Bleierze, Chalcopyrite, Glimmer etc.) variieren.
Andererseits zeigen die Probenformen ein breites Spektrum von Standardgeometrien (kugelförmig, zylindrisch und kubisch) bis zu exotischeren Probengeometrien im Zusammenhang mit Beugungsexperimenten durch Neutronen, wie dünne Stränge von einigen 100 µm bis zu Röhren von 80 mm Durchmesser. Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, besitzt TEX-2 eine Anzahl an Zusätzen (zahlreiche Probenhalter, wechselbare Zählraster für Polfigurenmessungen, veränderliche Wellenlängen, zahlreiche Textursoftware).

Eine typische Texturanalyse besteht aus einer Messung von ausreichend vielen Polfiguren einer entsprechenden Probe.

Abb. 2: Gemessene Polfiguren von Kupfer, kristallinen Flächen (200), (220) und (311)

Abb. 3: Orientierungsverteilungsfunktion (ODF). Die, durch gemessene Polfiguren, berechnete Orientierungsverteilung (ODF) (Abb. 2) zeigt bekannte Texturteile: das von Bronze (MS), das von Kupfer(Cu) und das der S-Komponente (S).