Röntgendiffraktometrie zur Eigenspannungsanalyse

Mittels der Röntgendiffraktometrie (engl. x-ray diffraction, kurz XRD) ist es möglich den Eigenspannungszustand von Dünnschichten oder Substratwerkstoffen zu bestimmen. Hierzu wird die sin²Ψ-Methode verwendet. Dabei wird wie auch bei einer Phasenanalyse  die Beugung der Röntgenstrahlen gemäß der Bragg-Gleichung genutzt. Für die Eigenspannungsbestimmung wird ein ausgewählter Beugungswinkel θ der Kristallstruktur vermessen, indem die Probe zusätzlich relativ zum Laborkoordinatensystem um den Verkippwinkel Ψ unter festgelegtem Azimutwinkel φ gekippt wird. Da der Netzebenenabstand d_hkl eigenspannungsbedingt von Ψ abhängig ist, ergibt sich für den biaxialen Fall ein linearer Zusammenhang zwischen der Dehnung und sin²Ψ. Mittels der Poissonzahl und des E-Moduls ist es möglich aus der linearen Regression die Eigenspannungen σr im Kristallgitter zu berechnen.

Die technischen Daten des Labor Röntgendiffraktometers D8 Advance der Firma Bruker AXS GmbH (Karlsruhe, Deutschland), welches am LWT genutzt wird, sind unter dem Beitrag zur Phasenanalyse mittels XRD zu finden.