Messdauer: Minuten bis Stunden

Probenmenge: mg - g

Konzentrationsbereich: ppm (µm/g) bis %

Energie der Gamma: 100 keV – 11 MeV

Energie der Neutronen: Kalte Neutronen (meV)

Maximale Probenabmessungen und Gewicht: Bis ca. 6 cm Durchmesser, bis 100 g

Die Atomkerne in der Probe werden im Neutronenstrahl angeregt, so dass sie charakteristische Gammastrahlung emittieren.

Der elliptische Neutronenleiter fokussiert den kalten Neutronenstrahl auf die Probe. Die prompte Gamma-Strahlung wird mit einem Germaniumdetektor detektiert. Der Anti-Compton-Abschirmung um den Detektor reduziert den Untergrund der gestreuten Gamma-Photonen. Das ganze Instrument ist abgeschirmt gegen Neutronen- und Gammastrahlungen.

Die kalten Neutronen regen nur die Atomkerne nicht die Atome an. Deswegen ist die Analyse unabhängig von den chemischen Verbindungen und gibt nur elementare Zusammensetzungen an. Die Neutronen und die Gammaphotonen dringen typischerweise zentimetertief ins Material ein. Die Methode ermöglicht so die Messung der durchschnittlichen Zusammensetzung. PGAA ist eine der wenigen analytischen Techniken, die auch die leichten Elemente bestimmen kann. Die größte Stärke der Methode ist die Bestimmung von H, B als der Spurelemente. Die höchste Sensitivität bekommt man für die Seltene Erden, wie z.B. Sm, Eu, Gd und Cd. Andere Spurenelemente kann man mit ergänzenden Neutronenaktivierungsanalyse bestimmen, wenn man die Strahlung der aktivierten Proben in einer Niedriguntergrundkammer detektiert.

Messdauer: Sekunden bis zu einigen Minuten

Wellenlänge der Röntgenstrahlung: Einstellbar  von 1.5 - 2.8 Å (monochromatisch, Cu Kα, Cr Kα)

Maximale Probenabmessung und Gewicht: Im mobilen Einsatz unbegrenzt, Oberfläche muss zugänglich sein. Im Labor L x B: 500 mm x 500 mm, H: 300 mm

Messfleck/-auflösung: Bis hinunter zu 0,2 mm  (einstellbar durch Blenden), Mapping mit Schrittweite 0,1 mm

Messtiefe: In Stahl etwa 10 µm, in Aluminium etwa 100 µm

Für viele technische Bauteile und Werkstücke spielt die Kristallstruktur und deren Phasenzusammensetzung eine wichtige Rolle. So können dadurch mechanische, elektrische, magnetische, sowie weitere Eigenschaften beeinflusst werden. Die Struktur- und Phasenanalyse bietet die Möglichkeit diese Eigenschaften mit der Kristall- und Mikrostruktur zu korrelieren. Durch Diffraktion mit Hilfe von Röntgen-, Synchrotron- oder Neutronenstrahlung werden Diffraktogramme erzeugt, die Informationen über die atomare Anordnung in einem polykristallinen Bauteil liefern. Mit speziellen Proben-umgebungen lassen sich außerdem Zustände erzeugen, wie sie im realen Betrieb des Werkstoffs oder des Bauteils auftreten. Diese in situ oder operando Experimente können mit Temperatur, elektrischem Feld, Magnetfeld, mechanischer Last und vielen weiteren externen Stimuli betrieben werden. Dadurch lassen sich die Eigenschaften mit der Kristallstruktur korrelieren. Je nach Messmethode sind unterschiedliche Probengrößen und Eindringtiefen zugänglich. Mit Labor-Röntgengeräten sind meist nur wenige Mikrometer (1 – 100 µm) der Oberfläche zugänglich. Durch Abrastern der Proben können Mappings der Strukturanalyse erfolgen. Mit mobilen Röntgengeräten können Die Untersuchungen vor Ort stattfinden. Synchrotronstrahlung besitzt meist eine höhere Energie und ist damit geeignet in Transmissions-Geometrie Bulkinformationen zu liefern. Zusätzlich sind hier komplexe Probenumgebungen für in situ Experimente möglich. Mit Neutronenstrahlung können auch große Proben oder Bauteile in Transmission gemessen werden, um Bulk-Informationen zu erhalten. Zudem sind Neutronen sensitiv für die magnetische Struktur.

Messdauer: einige Minuten bis mehrere Stunden

Messauflösung der Objekte: 1 – 300 nm

Kontrasterhöhung: mit Deuterierung (Deuterium statt Wasserstoff) folgt starke Kontrasterhöhung des Signals

Energie der Neutronen: Wellenlänge von einigen Ångstroem (meV)

Maximale Probenabmessungen und Gewicht: bis ca 1 - 2 cm² (Fläche senkrecht zum Neutronenstrahl) und eine Probendicke von ca. 1 mm (materialabhängig) in Neutronenstrahlrichtung

Laterale Ortsauflösung an der Probe: mm