Ringversuch: Weltweit Metalle im Mikrometerbereich vergleichbar genau analysieren

REM-Aufnahme der Oberfläche der Testprobe mit vier zertifizierten Cu-Au-Legierungen und zwei Cu- bzw. Au-Reinststandards, die in einem Aluminium-Block präpariert sind.

Die BAM und das National Institute of Standards and Technology (NIST, USA) initiierten einen internationalen Ringversuch zur quantitativen Analyse der Elementzusammensetzung von binären Legierungen in Werkstoffoberflächen im Mikrometerbereich. Neun weltweit führende Nationale Metrologische Institute beteiligen sich an diesem Ringversuch, der innerhalb der Surface Analysis Working Group des Internationalen Büros für Gewichte und Maße durchgeführt wird. Die Forscher wählten Kupfer-Gold-Legierungen als repräsentativ für die Analyse weiterer, industrierelevanter Metalle, wie Eisen, Mangan, Nickel, Zink, Platin, Blei oder Wolfram.

Die Eigenschaften von Werkstoffoberflächen können durch Variation der Elementzusammensetzung gezielt modifiziert werden. Dazu genügen oft nur sehr geringe Änderungen in der Zusammensetzung. Um bei der Herstellung solcher modifizierten Werkstoffoberflächen deren Elementzusammensetzung überprüfen zu können, sind genaue Messverfahren erforderlich. Dabei beeinflussen die Genauigkeit des Ergebnisses das Messgerät, die Mess- und Auswertungssoftware, die Probe und nicht zuletzt der Operateur. Alle diese Aspekte werden deshalb bei diesem Ringversuchs systematisch erfasst. Die BAM präparierte dazu eine Testprobe mit am NIST zertifizierten Kupfer-Gold-Legierungen. Sie besteht aus vier Kupfer-Gold-Legierungen mit unterschiedlicher Elementzusammensetzung sowie den zwei Reinststandards Gold und Kupfer. Als Messmethode wird die zerstörungsfreie Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA) eingesetzt. Infolge des Beschusses der Probenoberfläche mit einem Elektronenstrahl emittieren die einzelnen Elemente charakteristische Röntgenstrahlung. Die Energie dieser Röntgenstrahlung ist elementspezifisch und wird daher zur Elementanalyse verwendet.

Der Ringversuch dient der Entwicklung einheitlicher und präziser Vorgaben für das ESMA-Verfahren, so dass die Analyseergebnisse international vergleichbar werden.

Quelle: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)