TY - JOUR A1 - Unger, Wolfgang A1 - Stockmann, Jörg M. A1 - Senoner, Mathias A1 - Weimann, T. A1 - Bütefisch, S. A1 - Passiu, C. A1 - Spencer, N. D. A1 - Rossi, A. T1 - Introduction to lateral resolution and analysis area measurements in XPS N2 - Imaging and small-spot (small area) XPS have become increasingly important components of surface chemical analysis during the last three decades, and its use is growing. Some ambiguity in the use of terminology, understanding of concepts, and lack of appropriate reference materials leads to confusing and not always reproducible data. In this paper, it is shown that by using existing knowledge, appropriate test specimens, and standardized approaches, problems of comparability and such reproducibility issues recently observed for XPS data reported in the scientific literature can be overcome. The standardized methods of ISO 18516:2019, (i) the straight-edge, (ii) the narrow-line, and (iii) the grating method, can be used to characterize and compare the lateral resolution achieved by imaging XPS instruments and are described by reporting examples. The respective measurements are made using new test specimens. When running an XPS instrument in the small-spot (small area) mode for a quantitative analysis of a feature of interest, the question arises as to what contribution to the intensity originates from outside the analysis area. A valid measurement approach to control the intensity from outside the nominal analysis area is also described. As always, the relevant resolution depends on the specific question that needs to be addressed. The strengths and limitations of methods defining resolution are indicated. KW - Imaging XPS KW - Lateral resolution KW - Analysis area measurements KW - Small-spot XPS PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1116/6.0000398 VL - 38 IS - 5 SP - 053206 AN - OPUS4-51394 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Unger, Wolfgang A1 - Senoner, M. A1 - Stockmann, Jörg Manfred A1 - Fernandez, V. A1 - Fairley, N. A1 - Passiu, C. A1 - Spencer, N. D. A1 - Rossi, A. T1 - Summary of ISO/TC 201 International Standard ISO 18516:2019 Surface chemical analysis - Determination of lateral resolution and sharpness in beam-based methods with a range from nanometres to micrometres and its implementation for imaging laboratory X-ray photoelectron spectrometers (XPS) N2 - ISO 18516:2019 Surface chemical analysis—Determination of lateral resolution and sharpness in beam-based methods with a range from nanometres to micrometres revises ISO 18516:2006 Surface chemical analysis—Auger electron spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy—Determination of lateral resolution. It implements three different methods delivering parameters useful to express the lateral resolution: (1) the straight edge method, (2) the narrow line method and (3) the grating method. The theoretical background of these methods is introduced in ISO/TR 19319:2013 Surface chemical analysis—Fundamental approaches to determination of lateral resolution and sharpness in beam-based methods. The revised International Standard ISO 18516 delivers standardized procedures for the determination of the (1) effective lateral resolution by imaging of square-wave gratings, the (2) lateral resolution expressed as the parameter D12–88 characterizing the steepness of the sigmoidal edge spread function (ESF) determined by imaging a straight edge and (3) the lateral resolution expressed as the full width of half maximum of the line spread function (LSF), wLSF, determined by imaging a narrow line. The last method also delivers information on the shape of the LSF, which characterizes an individual imaging instrument. Finally, the implementation of all three standardized methods in the field of imaging laboratory X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is shortly presented. This part of the letter is based on the use of a new test sample developed at ETH Zurich, Switzerland. This test sample displays a micrometre scaled pattern motivated by the resolving power of recent imaging XPS instruments. KW - Grating method KW - Imaging AES KW - Imaging SIMS KW - Imaging XPS KW - Lateral resolution KW - Narrow line method KW - Noise in image KW - Resolution criterion KW - Straight edge method PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-536330 DO - https://doi.org/10.1002/sia.7025 SN - 1096-9918 VL - 54 IS - 4 SP - 320 EP - 327 PB - Wiley CY - Chichester AN - OPUS4-53633 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mirabella, Francesca A1 - Müllner, M. A1 - Touzalin, T. A1 - Riva, M. A1 - Jakub, Z. A1 - Kraushofer, F. A1 - Schmid, M. A1 - Koper, M. T. M. A1 - Parkinson, G. S. A1 - Diebold, U. T1 - Ni-modified Fe3O4(001) surface as a simple model system for understanding the oxygen evolution reaction N2 - Electrochemical water splitting is an environmentally friendly technology to store renewable energy in the form of chemical fuels. Among the earth-abundant first-row transition metal-based catalysts, mixed Ni-Fe oxides have shown promising performance for effective and low-cost catalysis of the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media, but the synergistic roles of Fe and Ni cations in the OER mechanism remain unclear. In this work, we report how addition of Ni changes the reactivity of a model iron oxide catalyst, based on Ni deposited on and incorporated in a magnetite Fe3O4(001) single crystal, using a combination of surface science techniques in ultra-high vacuum such as low energy electron diffraction (LEED), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), low-energy ion scattering (LEIS), and scanning tunneling microscopy (STM), as well as atomic force microscopy (AFM) in air, and electrochemical Methods such as cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in alkaline media. A significant improvement in the OER activity is observed when the top surface presents an iron fraction among the cations in the range of 20-40%, which is in good agreement with what has been observed for powder catalysts. Furthermore, a decrease in the OER overpotential is observed following surface aging in electrolyte for three days. At higher Ni load, AFM shows the growth of a new phase attributed to an (oxy)-hydroxide phase which, according to CV measurements, does not seem to correlate with the surface activity towards OER. EIS suggests that the OER precursor species observed on the clean and Ni-modified surfaces are similar and Fe-centered, but form at lower overpotentials when the surface Fe:Ni ratio is optimized. We propose that the well-defined Fe3O4(001) surface can serve as a model System for understanding the OER mechanism and establishing the structure-reactivity relation on mixed Fe-Ni oxides. KW - OER KW - Fe-Ni oxides KW - Surface science KW - Electrochemistry KW - Water splitting PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-529231 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468621009282?via%3Dihub DO - https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.138638 VL - 389 SP - 138638 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-52923 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ernst, O. C. A1 - Böttcher, K. A1 - Fischer, Daniel A1 - Uebel, D. A1 - Teubner, T. A1 - Boeck, T. T1 - Morphogenesis of liquid indium microdroplets on solid molybdenum surfaces during solidification at normal pressure and under vacuum conditions N2 - Electrical and optical applications based on micro- and nanoparticles have specific demands on their interfacial properties. These properties are strongly related to atmospheric conditions to which the particles were exposed during their formation. In this study, metallic In microparticles are synthesized by solidification of In droplets on an amorphous Mo substrate at normal pressure and under vacuum conditions. The influence of ambient pressure on the interface and surface shape is investigated. While solidification at atmospheric pressure leads to collapsed particles with undisturbed contact to the substrate, low pressures result in smooth spherical particles but with cavities inside. Numerical simulations with COMSOL Multiphysics reveal different temperature profiles and heat flux in particles during solidification for both cases. This indicates different starting conditions of the solidification, which leads to the described phenomenon eventually. The investigation of the varying process conditions on the particle shape in combination with the calculated and measured temperature curves over time gives valuable insights into new approaches to synthesize micro- and nanoparticles with defined interfacial properties. Both ambient pressure and cooling rate provide well-controllable and reliable parameters for the realization of different interfacial shapes. KW - Morphogenesis KW - Indium KW - Microdroplet KW - Molybdenum PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c02744 SN - 0743-7463 SN - 1520-5827 VL - 38 IS - 2 SP - 762 EP - 768 PB - ACS Publ. CY - Washington, DC AN - OPUS4-54242 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Frisch, M. A1 - Raza, M. H. A1 - Ye, M.-Y. A1 - Sachse, René A1 - Paul, B. A1 - Gunder, R. A1 - Pinna, N. A1 - Kraehnert, R. T1 - ALD-coated mesoporous iridium-titanium mixed oxides: Maximizing iridium utilization for an outstanding OER performance N2 - With the increasing production of renewable energy and concomitant depletion of fossil resources, the demand for efficient water splitting electrocatalysts continues to grow. Iridium (Ir) and iridium oxides (IrOₓ) are currently the most promising candidates for an efficient oxygen evolution reaction (OER) in acidic medium, which remains the bottleneck in water electrolysis. Yet, the extremely high costs for Ir hamper a widespread production of hydrogen (H₂) on an industrial scale. Herein, the authors report a concept for the synthesis of electrode coatings with template-controlled mesoporosity surface-modified with highly active Ir species. The improved utilization of noble metal species relies on the synthesis of soft-templated metal oxide supports and a subsequent shape-conformal deposition of Ir species via atomic layer deposition (ALD) at two different reaction temperatures. The study reveals that a minimum Ir content in the mesoporous titania-based support is mandatory to provide a sufficient electrical bulk conductivity. After ALD, a significantly enhanced OER activity results in dependency of the ALD cycle number and temperature. The most active developed electrocatalyst film achieves an outstanding mass-specific activity of 2622 mA mg(Ir)⁻¹ at 1.60 V(RHE) in a rotating-disc electrode (RDE) setup at 25 °C using 0.5 m H₂SO₄ as a supporting electrolyte. KW - Acidic oxygen evolution reaction KW - Atomic layer deposition KW - Electrocatalysis KW - Iridium oxide KW - Soft-templated mesoporous films PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-542651 DO - https://doi.org/10.1002/admi.202102035 SN - 2196-7350 SP - 1 EP - 11 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54265 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Müller, Anja T1 - Determination of the actual morphology of core-shell nanoparticles by advanced X-ray analytical techniques: A necessity for targeted and safe nanotechnology N2 - Even though we often do not knowingly recognize them, nanoparticles are present these days in most areas of our daily life, including food and its packaging, medicine, pharmaceuticals, cosmetics, pigments as well as electronic products, such as computer screens. The majority of these particles exhibits a core-shell morphology either intendedly or unintendedly. For the purpose of practicability, this core-shell nanoparticle (CSNP) morphology is often assumed to be ideal, namely a spherical core fully encapsulated by a shell of homogeneous thickness with a sharp interface between core and shell material. It is furthermore widely presumed that all nanoparticles in the sample possess the same shell thickness. As a matter of fact, most real CSNPs deviate in several ways from this ideal model with quite often severe impact on how efficiently they perform in a specific application. The topic of this cumulative PhD thesis is the accurate characterization of the actual morphology of CSNPs by advanced X-ray analytical techniques, namely X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning transmission X-ray microscopy (STXM). A special focus is on CSNPs which deviate from an ideal core-shell morphology. In the paper from 2019 nanoparticle shell thicknesses are extracted from the elastic-peak intensities in an XPS spectrum based on an ideal particle morphology. This happens for a series of CSNP samples comprising a poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) core and either a poly(methyl methacrylate) (PMMA) or polystyrene (PS) shell. The same paper as well as the paper from 2020 demonstrate for the first time, that the analysis of the inelastic background in an XPS spectrum of CSNPs can identify and quantify the heterogeneity of the shell and the incomplete encapsulation of the core. The result from an XPS experiment is always an average across a large nanoparticle ensemble. Deviations from an ideal morphology within a single particle of the sample cannot be assessed separately. As opposed to that, a spatial resolution of 35 nm enables STXM to visualize the interior of single CSNPs which exhibit a sufficient X-ray absorption contrast between core and shell material. In the paper from 2018 a STXM analysis is demonstrated based on the example of the PTFE-PS CSNP samples already mentioned in the previous paragraph. In the publication from 2021 (Ca/Sr)F₂ core-shell like nanoparticle ensembles for the practical use in, among others, antireflective coatings are investigated. These nanoparticles do not possess a sharp interface between core and shell material, which is why a shell thickness determination as described in the second paragraph is inappropriate. Instead, in-depth profiles of the chemical composition are obtained by XPS experiments based on synchrotron radiation with variable X-ray photon energy to elucidate the internal morphology of the particles. Additionally, theoretical in-depth profiles of Ca and Sr XPS peak intensities are simulated, in order to facilitate the interpretation of the experiments. Thus, an enrichment of CaF₂ at the particle surface was determined, which could hardly have been assessed by any other analytical technique. Because this kind of non-destructive depth profiling by XPS is very demanding, more than usual effort is spent on gapless documentation of the experiments to ensure full reproducibility. Due to the vast diversity of nanoparticles differing in material, composition and shape, a measurement procedure cannot unalteredly be transferred from one sample to another. Nevertheless, because the papers in this thesis present a greater depth of reporting on the experiments than comparable publications, they constitute an important guidance for other scientists on how to obtain meaningful information about CSNPs from surface analysis. N2 - Obwohl wir sie oft nicht bewusst wahrnehmen, sind Nanopartikel heutzutage in den meisten Bereichen unseres Alltags präsent, unter anderem in Lebensmitteln und ihren Verpackungen, Medizin, Medikamenten, Kosmetik, Pigmenten und in elektronischen Geräten wie Computermonitoren. Ein Großteil dieser Partikel weist, beabsichtigt oder unbeabsichtigt, eine Kern-Schale Morphologie auf. Einfachheitshalber wird diese Morphologie eines Kern-Schale-Nanopartikels (CSNP) oft als ideal angenommen, d.h. als ein sphärischer Kern, der komplett von einer Schale homogener Dicke bedeckt ist, mit einer scharfen Grenzfläche zwischen Kern- und Schalenmaterial. Außerdem wird vielfach auch davon ausgegangen, alle Partikel der Probe hätten gleiche Schalendicken. Tatsächlich weichen die meisten realen CSNPs in verschiedenster Weise von diesem Idealmodell ab, mit oft drastischen Auswirkungen darauf, wie gut sie ihre Aufgabe in einer bestimmten Anwendung erfüllen. Das Thema dieser kumulativen Doktorarbeit ist die exakte Charakterisierung der wirklichen Morphologie von CSNPs mit modernen Röntgen-basierten Methoden, konkret Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) und Raster-Transmissions-Röntgen-Mikroskopie (STXM). Der Fokus liegt insbesondere auf CSNPs, die von einer idealen Kern-Schale-Morphologie abweichen. Im Artikel von 2019 werden Schalendicken von Nanopartikeln aus den elastischen Peakintensitäten im XPS-Spektrum unter Annahme einer idealen Partikelmorphologie abgeleitet. Dies geschieht für eine Reihe von CSNP-Proben, welche aus einem Polytetrafluoroethylen- (PTFE) Kern und entweder einer Polymethylmethacrylat- (PMMA) oder Polystyrol- (PS) Schale bestehen. Sowohl dieser Artikel als auch der von 2020 zeigen erstmals, dass die Auswertung des inelastischen Untergrunds eines CSNP-XPS-Spektrums in der Lage ist, die Heterogenität der Schale und die unvollständige Ummantelung des Kerns zu identifizieren und zu quantifizieren. Das Ergebnis eines XPS-Experiments ist immer ein Mittelwert über ein großes Nanopartikelensemble. Inwiefern ein einzelner Partikel innerhalb der Probe von einer idealen Morphologie abweicht, kann nicht gesondert erfasst werden. Im Gegensatz dazu kann STXM mit einer räumlichen Auflösung von 35 nm das Innere einzelner CSNPs visualisieren, sofern sie genügend Röntgenabsorptionskontrast zwischen Kern- und Schalenmaterial aufweisen. Im Artikel von 2018 wird am Beispiel der bereits im vorherigen Abschnitt genannt PTFE-PS-CSNPProben eine solche STXM-Untersuchung demonstriert. In der Veröffentlichung von 2021 werden Kern-Schale-artige (Ca/Sr)F₂-Nanopartikel für den praktischen Einsatz in unter anderem entspiegelnden Beschichtungen untersucht. Da hier keine scharfe Grenzfläche zwischen Kern- und Schalenmaterial vorliegt, ist eine Schalendickenbestimmung, wie sie im zweiten Abschnitt diskutiert wird, nicht sinnvoll. Stattdessen werden mit Hilfe von XPS, angeregt mit Synchrotronstrahlung bei variabler Röntgenphotonenenergie, Tiefenprofile der chemischen Zusammensetzung generiert, um die innere Morphologie der Partikel aufzuklären. Zusätzlich werden theoretische Tiefenprofile der Ca- und Sr-XPS-Peakintensitäten simuliert, um die Interpretation der Experimente zu erleichtern. So wurde eine CaF₂-Anreicherung an der Oberfläche der Partikel festgestellt, die kaum mit einer anderen analytischen Methode hätte entdeckt werden können. Da diese zerstörungsfreie Bestimmung von XPS-Tiefenprofilen sehr anspruchsvoll ist, wird noch mehr als üblich auf die lückenlose Dokumentation des Experiments geachtet, um vollständige Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Aufgrund der enormen Vielfalt an CSNPs, die sich in Material, Zusammensetzung und Form unterscheiden, kann eine Messmethode nicht völlig unverändert von einer Probe auf eine andere übertragen werden. Nichtsdestotrotz, da die als Teil dieser Doktorarbeit präsentierten Artikel eine deutlich ausführlichere Beschreibung der Experimente enthalten als vergleichbare Publikationen, stellen sie eine wichtige Anleitung für andere Wissenschaftler dafür dar, wie aussagekräftige Informationen über CSNPs durch Oberflächenanalytik erhalten werden können. KW - Core-shell nanoparticle (CSNP) KW - X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) KW - Scanning transmission X-ray microscopy (STXM) PY - 2022 DO - https://doi.org/10.18452/24312 SP - i EP - 243 PB - Humboldt-Universität CY - Berlin AN - OPUS4-54991 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Phased-Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung auf Basis von zellulären Kunststoffen N2 - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung setzt sich immer häufiger gegen die konventionelle Ultraschallprüfung von Leichtbaukomponenten durch, und zwar in vielen Industriezweigen von der Holzindustrie bis zur Luftfahrt. aWährend die Phased-Array-Technik mittlerweile zu dem industriellen Standard im Bereich der Prüfung mit Ankopplung gehört, wird luftgekoppelte Ultraschallprüfung meist mit zwei Wandlern in Durchschallung durchgeführt. Deswegen werden Vorteile der Phased-Array-Technik wie beispielsweise elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für luftgekoppelte Prüfung selten genutzt. In diesem Beitrag werden die laufenden Arbeiten an der Entwicklung eines neuen Phased-Array-Geräts vorgestellt, mit dem Schwerpunkt an der Charakterisierung der Prüfköpfe und ihrer Schallfelder. Das Gerät besteht aus einem linearen Phased-Array-Prüfkopf, einer Sende- und einer Empfangseinheit. Die Hauptinnovation unserer Arbeit ist die Anwendung von zellulären Kunststoffen für den Bau eines Arrays, wobei der Sender mit Hochspannung von ca. 1500 V angeregt wird. Geladene zelluläre Polymere werden auch Ferroelektrete oder Piezoelektrete genannt. Sie weisen einen sehr niedrigen Elastizitätsmodul und dadurch eine niedrige akustische Impedanz auf, so dass auf den Einbau von Anpassschichten verzichtet werden kann. Eine sehr niedrige mechanische Kreuzkopplung bei Ferroelektreten ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Die Entwicklung der Array-Prüfköpfe wurde durch Berechnungen des Schallfeldes unterstützt, die auf Punktquellensynthese basieren. Die beabsichtigte Anwendung von Phased-Array-Prüfköpfen und des Prüfsystems sind die Durchschallung mit Fokussierung, elektronischer Scan und die Schwenkung des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, angewandt an carbonfaserverstärkten Kunststoffen und ähnlichen Materialien. Die Anwendung von geführten Wellen bietet die Perspektive, Bauteile mit einseitiger Zugänglichkeit zu prüfen. T2 - DACH-Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Ferroelektret KW - Ultraschallwandler KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57609 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ermilova, Elena A1 - Weise, Matthias A1 - Hertwig, Andreas T1 - Application of imaging ellipsometry and white light interference microscopy for detection of defects in epitaxially grown 4H-SiC layers N2 - Critical defects, also known as device killers, in wide bandgap semiconductors significantly affect the performance of power electronic devices. We used the methods imaging ellipsometry (IE) and white light interference microscopy (WLIM) in a hybrid optical metrology study for fast and non-destructive detection, classification, and characterisation of defects in 4H–SiC homoepitaxial layers on 4H–SiC substrates. Ellipsometry measurement results are confirmed by WLIM. They can be successfully applied for wafer characterisation already during production of SiC epilayers and for subsequent industrial quality control. T2 - EOS Annual Meeting (EOSAM 2022) CY - Porto DA - 12.09.2022 KW - Imaging ellipsometry KW - White light interference microscopy KW - 4H–SiC KW - Defects PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-574209 DO - https://doi.org/10.1051/jeos/2023018 SN - 1990-2573 VL - 19 IS - 1 SP - 1 EP - 8 PB - EDP Sciences AN - OPUS4-57420 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Ilse, D. A1 - Hillger, W. A1 - Szewieczek, A. T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 UR - https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023 SN - 978-3-939296-21-8 SP - 1594 EP - 1597 AN - OPUS4-57554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate T1 - Thermoakustische und Ferroelektret-Wandler als Phased-Array-Sender für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Die üblichen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall basieren auf der Verwendung von flüssigen Koppelmitteln. Luftgekoppelte Prüfung setzt sich gegen die konventionellen Verfahren durch, wenn die Flüssigkeit nicht erwünscht oder den Prüfling gar beschädigen kann. Zwei Technologien für Erzeugung von Ultraschallsignalen sind vielversprechend: thermoakustische Wandler und Ferroelektret-Wandler. Basierend auf diesen beiden Technologien wurden Array-Sender gebaut und in diesem Beitrag miteinander verglichen. Thermoakustische Wandler basieren auf Dünnschichttechnologie und bieten eine resonanzfreie Erzeugung von Ultraschall. Sie bestehen aus einer dünnen elektrisch leitenden Schicht und werden mit kurzen elektrischen Pulsen angeregt. Die Erhöhung der thermischen Energie führt zur Erzeugung von akustischen Wellen in der umgebenden Luft. Bei Ferroelektret-Wandlern handelt es sich um polarisierte zelluläre Kunststoffe, die für den Bau eines Array-Senders besonders gut geeignet sind. Einige Ferroelektrete weisen eine hervorragende an Luft angepasste akustische Impedanz auf, so dass auf den Einsatz von Anpassschichten verzichtet werden kann. Ein sehr niedriges mechanisches Übersprechen zwischen einzelnen Elementen ermöglicht eine unabhängige Anregung einzelner Elemente, was bei Piezokompositen deutlich schwieriger wäre. Mit der Phased-Array-Technik können elektronische Fokussierung oder Schwenkung des Einschallwinkels für eine luftgekoppelte Prüfung genutzt werden. Die Schallfelder von diesen beiden Technologien wurden berechnet, gemessen und miteinander verglichen. Die Vorteile und Nachteile der beiden Technologien werden dargestellt. T2 - DAGA 2023 Jahrestagung für Akustik CY - Hamburg, Germany DA - 06.03.2023 KW - Luftgekoppelte Ultraschallprüfung KW - Thermoakustik KW - Ferroelektret KW - Phased Array PY - 2023 AN - OPUS4-57555 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -