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Schweizer Universität auf der Suche nach Projektpartnern


 

Eine technische Universität der Schweiz ist auf der Suche nach einem Hersteller von Messgeräten für Werkstoffcharakterisierung in den Bereichen von Katalysatoren, Halbleitern und Nanokristallen.

 

Sie bieten eine miniaturisierte Positronenquelle als innovative Möglichkeit für die Charakterisierung von Werkstoffen von beispielsweise hierarchischen Zeolithen, Solarzellen oder Nanokristallen über die Prinzipien der Abbildung von Elektronendichten, der Entdeckung von strukturellen Fehlern und Verschiebungen  und Porositätstests.


Positronenstrahlen haben eine einzigartige Empfindlichkeit gegenüber vielen Eigenarten, die wichtig für die Materialcharakterisierung sind. Über die Jahre sind zahlreiche verschiedene Techniken und Anwendungen in Forschungseinrichtungen der ganzen Welt entwickelt worden. Nichtsdestotrotz gibt es zurzeit diverse Hindernisse, die den Einsatz von Positronenstrahlen in spezialisierten Bestrahlungsanlagen einschränken:

  • Sicherheitsrichtlinien müssen für die hohe Dosis erfüllt sein.
  • Kosten für den Bau und die Wartung des Gerätes sind hoch.
  • Das Setup ist komplex.


Das Schweizer Forschungsteam hat es nun geschafft, diese Hindernisse mit der neuen Positronentechnologie zu überwinden:


Monoenergetische Positronenstrahlen werden üblicherweise durch eine einzelne Passage durch ein Moderatormaterial (typischerweise Wolfram oder Neon) gewonnen. Auf diese Weise haben nur etwa 1% der hoch-energetischen Positronen aus einer radioaktiven Quelle eine Chance gestoppt werden. Eine noch geringere Anzahl hat die Chance, im Anschluss mit geringerer Energie durch den Moderator emittiert zu werden.


Die Wissenschaftler überwinden diese Ineffizienz, indem die schnellen Positronen in einer kleinen „magnetischen Flasche“ eingefangen werden, die das Ausgangsmaterial und den Moderator enhält. Die Magnetfelder der Zyklotronfalle zwingen die Positronen auf eine spiralförmige Flugbahn durch den Moderator hindurch. Die erhöht die Wahrscheinlichkeit der Interaktion mit dem Moderator und steigert die Effizienz um 2 bis 3  Größenordnungen. Positronen werden dann von der Moderatoroberfläche mit einem Vorwärtstrend ausgestrahlt. Ein zusätzliches elektrisches Feld fügt optional einen  axialen Impuls zum austretenden Strahl hinzu.


Das Schlüsselfeature dieser Erfindung ist die Benutzung von nahezu 100 % der Positronen, die aus der radioaktiven Quelle gewonnen werden. Dies wird mit dem Prinzipien einer Zyklotronfalle und der „magnetischen Flasche“ erreicht.


Mit dieser neuartigen Technologie der Verwendung von Positronen in der Werkstoffcharakterisierung  lässt sich eine wesentlich größere Zielgruppe ansprechen, sowohl in der Forschung als auch in der Industrie.


Die größten Vorteile sind:

  • Niedrige Kosten, niedriger Aufwand bei der Instandhaltung, Benutzerfreundlichkeit
  • 2-3 Größenordnungen höhere Moderatoreffizienz im Vergleich zu nicht-trap-unterstützten Setups
  • Radioaktive Quelle <3 MBq, was unter den erforderlichen Anforderungen für ein strahlengesteuertes Labor liegt


Ein Prototyp steht bereits zur Verfügung. Nun sind die Forscher auf der Suche nach Partner, die Messgeräte für Werkstoffcharakterisierungen in den Bereichen Katalysatoren, Halbleitern, Nanokristallen oder ähnliches herstellen. Ziel ist es entweder, die Technologie gemeinsam mit einem industriellen Partner zu lizensieren, ein markttaugliches Produkt zu entwickeln und dieses auf dem Markt einzuführen oder eine Forschungsgemeinschaft zu starten. Dabei soll der Fokus auf der gemeinsamen Entwicklung eines käuferspezifischen Endprodukts liegen.



Bei Interesse kann über die Plattform swissEEN.ch mit der Universität in Kontakt getreten werden.