In-situ Untersuchungen mit Diamantstempelzelle (DAC)

Das Grundprinzip der Diamantstempelzelle ist sehr einfach - durch das Einwirken von Kraft auf kleine Flächen werden getreu dem Zusammenhang p = F/A extrem hohe Drücke erzeugt.

Eine solche Zelle misst nur wenige Zentimeter im Durchmesser und ist folgendermaßen aufgebaut: Das Herzstück innerhalb der Zelle bilden zwei gegenüberliegende Diamanten mit einem speziellen Schliff - sog. Diamantstempel. Zwischen deren abgeflachten Spitzen entsteht ein extrem kleiner Probenraum mit einem Durchmesser von wenigen hundert Mikrometern. In diesen wird die mikroskopisch kleine Probe in ein hydrostatisch wirkendes Druckmedium eingebracht.

Diamant als Material ist durch seine extreme Härte und hohe optische Transparenz für spektroskopische Experimente, bei denen die Probe unter Höchstdruckbedingungen direkt - in-situ - untersucht werden kann, besonders geeignet. Heutzutage gibt es eine Vielzahl an Modellen, mit denen man nicht nur Druck, sondern auch Temperatur einstellen und im Tiefst- sowie Hochtemperaturbereich forschen kann. Je nach Geometrie erzeugt man Drücke im hohen GPa-Bereich und Temperaturen von flüssigem Helium (-269 °C) bis zu einigen 1000 °C. So lassen sich also etwa Bedingungen wie im Innern der Erde schaffen.

Die präzise Kontrolle des Druckes und der Temperatur ermöglicht es außerdem, bekannte Phasendiagramme von unterschiedlichen Materialien um Größenordnungen zu erweitern und so neue, spannende Materialien und deren Eigenschaften zu erforschen.

 

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Jun.-Prof. Dr. Sindy Fuhrmann

Jun.-Prof. Dr. Sindy Fuhrmann


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