Nanoanalytik mit REM, TEM und AFM

Das Kolloquium begann mit einer freundlichen Begrüßung der zum Teil von weither angereisten Teilnehmer durch den Geschäftsführer der Bruker Nano GmbH, Thomas Schülein. Außerdem ließen es sich die zwei hochrangigsten Mitglieder der Berliner Landesregierung nicht nehmen, persönlich ihre Glückwünsche und Empfehlungen für die Zukunft des Unternehmens zu übermitteln. Der Regierende Bürgermeister von Berlin, Klaus Wowereit, und der Senator für Wirtschaft und Technologie, Harald Wolf, ließen keinen Zweifel daran, dass ihre Anwesenheit als ein deutliches Zeichen für die Wertschätzung gegenüber der Bruker Nano GmbH zu verstehen sei. Dass ein überdurchschnittliches Wachstum der Firma nicht zuletzt auch durch die Wissenschaftsförderungspolitik des Berliner Senats für die gesamte WISTA-Liegenschaft (u.a. durch die Investitionsbank Berlin, www.ibb.de) ermöglicht wurde, merkten beide Herren in ihren Redebeiträgen mit großer Freude an. Dies war in der Begrüßung auch schon vom Geschäftsführer der Bruker Nano GmbH bestätigt worden.

Vom ZwG zu Bruker Nano

Nach den Begrüßungen stellte Thomas Schülein die Firma Bruker Nano GmbH im Firmenverbund der Bruker Corporation (www.bruker.com) vor und zeigte auf, wie aus dem noch zu DDR-Zeiten gegründeten Zentrum für wissenschaftlichen Gerätebau (ZwG) zunächst 1991 die Firma Röntec entstand. Diese wurde aufgrund des geschäftlichen Erfolges und ebenso wegen des produzierten Gerätespektrums im Jahre 2005 in die Firma Bruker AXS (Advanced X-ray Solutions) integriert und beschäftigt inzwischen über 120 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Die angebotenen hochspezialisierten Geräte dienen der röntgenanalytischen Charakterisierung verschiedenster Materialien bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung oder Mikrostruktur. Diese Gerätesysteme, ebenso wie die vertriebenen Rasterkraftmikroskope sowie die damit verknüpften Softwareprodukte, erfordern einen hohen Anteil an Akademikern aus den unterschiedlichsten Fachdisziplinen im Unternehmen. Im März 2010 schließlich erfolgte die Umbenennung der Firma in Bruker Nano GmbH.

Der anschließende Festvortrag mit dem Thema Wissenschaftlicher Gerätebau im geteilten Deutschland von Prof. Dr. Norbert Langhoff griff die Ausführungen des Geschäftsführers auf und wurde vom Vortragenden unter das Motto „Es wächst zusammen was zusammen gehört“ gestellt. Aus profunder Kenntnis der damaligen Verhältnisse erhielten die Zuhörer ein umfassendes Bild der Firmenhistorie. Wie vielen ehemaligen DDR-Instituten drohte auch der damaligen Firma nach der politischen Wende die Abwicklung/Schließung. Nur durch das persönliche Engagement von 13 Mitarbeitern gingen jedoch die Produktion und der Vertrieb weiter. Die Fördermaßnahmen des Berliner Senats halfen, das damals vor allem in der ehemaligen DDR und in den Ländern des RGW bestehende hohe Ansehen der Produkte weiterhin zu gewährleisten und neue Märkte zu erschließen.

Die am ersten Tag des Fest-Kolloquiums folgenden wissenschaftlichen Beiträge wurden von Dr. Heike Soltau mit dem Vortrag „Neue Entwicklungen in der Siliziumdriftdetektor(SDD)-Familie“ begonnen. Im Hause des Unternehmens PNSensor (www.pnsensor.de) in München wurden beträchtliche Verbesserungen der bisher produzierten Siliziumdriftdetektor-Chips erreicht. Sie bilden den Kern der XFlash^®-Detektoren, die Bestandteil der meisten Bruker Nano-Systeme sind. Diese neuartigen SDD-Chips ermöglichen eine hochauflösende Spektroskopie mit einer maximalen Zählrate von bis zu 10⁷ cps und dies nahezu bei Raumtemperatur, so dass kein flüssiger Stickstoff zur Kühlung eingesetzt werden muss. Auch Mehrkanal-SDD werden gefertigt, um großflächige Spektroskopie mit hoher Auflösung zu ermöglichen. Weitere Beispiele aus dem Einsatz der Detektoren bei Weltraummissionen der ESA, z.B. bei der Merkur-Mission mit der Raumsonde BepiColombo, rundeten den Vortrag ab.

Zwei Beiträge von Prof. Dr. Michael Wendt vom Institut für Photonische Technologien (IPHT) in Jena und von Samuel Scheller aus dem Hause Bruker Nano zu den Themen Nanoanalytik mit dem EDS-System und Neue Hard- und Software-Entwicklungen für das EDS-System QUANTAX schlossen das wissenschaftliche Programm des ersten Tages ab. Mit eindrucksvollen Bildbeiträgen wurde von Prof. Dr. Wendt unter anderem anhand der Analytik einer Goldlegierungsprobe gezeigt, dass für zuverlässige Analysenergebnisse die Homogenität der untersuchten Probe gewährleistet sein muss. Lokale Verunreinigungen der Probe durch Schleifmaterial wie z.B. Siliciumcarbid waren mit der Methode problemlos nachweisbar. Weitere Anwendungsbeispiele wurden für die Mineralstoffanalytik von Hämatit und Magnetit vorgestellt.

Wie es sich für ein Fest-Kolloquium gehört, hatte die Bruker Nano GmbH die Festgäste im Anschluss an soviel aktuelle und spannende Wissenschaft zu einem entspannenden Berliner Abend mit lokalen Spezialitäten und Unterhaltung eingeladen. Ein Musiker-Trio – mancher mochte sich wohl an alte Zeiten mit dem Trio Sorrento oder Trio Harmonie erinnern – sorgte zusammen mit einigen in Altberliner Tracht gekleideten Damen für eine freundliche Berliner Stimmung. Anschließend führten die Sängerin Dorothea und die Berlin Dancers mit Liedern aus den Sechzigerjahren bis zu aktuellen Hits durch die fünf Jahrzehnte, die seit der Gründung der Firma Bruker vergangen sind. Da auch der Wettergott mitspielte, ging der erste Tag bei bestem Wetter auf der Terrasse des WISTA-Gebäudes in festlicher Stimmung zu Ende.

Von Meteoriten bis Solarzellen

Der zweite Kolloquiumstag startete wieder unter der bewährten Moderation der Bruker Nano Mitarbeiterin Dr. Heidi Schuricht und hatte den Themenkreis Nanoanalytik mit REM, TEM und AFM zum Gegenstand. Dr. Tobias Salge von der Bruker Nano GmbH machte den Anfang mit der Vorstellung ausgewählter Applikationen mit dem QUANTAX EDS-System (www.bruker-axs.com/quantax_eds_for_sem.html?&L=1). Dr. Salge griff damit die Thematik des vorigen Tages noch einmal auf, um eindrucksvoll darzustellen, welche interessanten Anwendungen mit diesem System möglich sind. Er spannte einen weiten Bogen zwischen der Meteoriten-Analytik aus dem Chicxulub-Krater (http://de.wikipedia.org/wiki/Chicxulub-Krater) der Halbinsel Yukatan und den Möglichkeiten zur analytischen Solarzellen-Überprüfung. Die Resonanz aus dem Kreis der Zuhörer zeigte, dass diese Thematik offenbar auf erhebliches Interesse stieß.

Der nächste anwendungsbezogene Vortrag, gehalten von Dr. Gudrun Horn-Samodelkin der IGHMS (Ingenieur-Gemeinschaft Meyer & Horn-Samodelkin GbR) aus Rostock, widmete sich der Anwendung von XFlash^®-Detektoren in der Laboranalytik. Untersuchungen zur Stahlanalyse am Beispiel von Schweißdrahtproben kamen ebenso zur Sprache wie Untersuchungen an Hüftgelenkpfannen.

Die zwei folgenden Vorträge zur Analytik leichter Elemente unter Anwendung neuer Softwarelösungen von Dr. Ralf Terborg und zum Thema QUANTAX am Transmissionselektronenmikroskop (TEM) von Dr. Meiken Falke wurden wieder von Mitarbeitern der Bruker Nano GmbH bestritten. Die Themenkreise reichten von der Analyse von Sauerstoff in Oxiden bzw. Fluor in Mineralien bis zu Polymeranalysen und Borverbindungen wie z.B. BN, B₄C oder in Sinterkeramik (TiB₂-TiC-SiC). Erläuterungen des TEM-Prinzips und Überlegungen zum Raumwinkel (http://de.wikipedia.org/wiki/Raumwinkel) zur Strahlungserfassung unter Einsatz von SDD mit integriertem FET schlossen sich an. Die Anwendungsbeispiele zeigten sowohl Untersuchungen von Hefezellen nach Ag- bzw. Os-Färbungen als auch Analysen von Katalysatoren.

Die hochinteressante Darstellung zum Thema „Ortsaufgelöste EDS-Messungen für die Materialanalyse im TEM“ wurde von Prof. Dr. Josef Zweck von der Fakultät für Physik der Universität Regensburg (www-cgi.uni-regensburg.de) vorgetragen. Er zeigte eindrucksvoll anhand der Untersuchung der Kristallstrukturen von Wurtzit und Zinkblende, sowie anhand von Untersuchungen an sogenannten Nanowires, die unter winzigen Goldtropfen wachsen können, welche analytischen Anwendungen diese Untersuchungstechnik möglich macht. Die nächsten Beiträge wurden von Mitarbeitern der Bruker Nano GmbH vorgetragen und stellten Neuentwicklungen der Hardware- und Softwarekomponenten von Bruker-Gerätesystemen vor. Dr. Gert Nolze präsentierte die jüngste Weiterentwicklung des EBSD-Systems CrystAlign. Ulrich Waldschläger informierte zum Thema µ-RFA mit dem M4 TORNADO und den Abschluss machte Dr. Andrea Thöne mit einem Vortrag zur Nanoanalytik mit AFM. Zusammenfassende Worte fand Gert Kommichau mit einem interessanten Ausblick auf zukünftige Entwicklungen, die aus dem Hause Bruker Nano demnächst zu erwarten sind.

Zu Besuch bei Bruker Nano

Viele Kolloquiumsteilnehmer nutzten am Nachmittag die Gelegenheit, die Räume der Bruker Nano GmbH zu besuchen, um sich an Ort und Stelle über die Fertigungstechnik zu informieren und mit Firmenmitarbeitern eigene analytische Probleme und Anwendungsfragen zu besprechen. Hierzu wird es auch beim fünften Bruker Kolloquium, das voraussichtlich vom 24. bis 25. Mai 2011 stattfinden wird, Gelegenheit geben.

Als Fazit kann vom Berichterstatter gesagt werden, dass das Kolloquium ein voller Erfolg war. Dies war schon daran zu erkennen, dass auch am zweiten Tag – trotz besten Wetters – die Vorträge gut besucht waren, was nicht von allen Fachveranstaltungen berichtet werden kann. Für die kommenden Jahre sollten die Anwender weitere spannende Entwicklungen aus dem Hause Bruker Nano erwarten dürfen. Für alle, die an dieser Art von Analytik Interesse haben und spezielle Anwendungsprobleme diskutieren wollen, sei die Kontaktaufnahme mit der Bruker Nano GmbH unter folgender Internet-Adresse empfohlen: www.bruker-nano.de