NanoCT-System »ntCT«: Industrielle Nano-Computertomographie ab sofort kommerziell verfügbar

System eignet sich für die mikroskopisch feine Untersuchung von Objektproben mit einer Auflösung von bis zu 150 Nanometern / 04. Juni 2020

Würzburg/Hannover: Das Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS hat gemeinsam mit seinen Partnern das NanoCT-System »ntCT« weiterentwickelt. Das verbesserte System ist ab sofort über den Systemintegrator ProCon X-ray kommerziell erhältlich. Die »ntCT« eignet sich für die mikroskopisch feine Untersuchung von Objektproben mit einer Auflösung von bis zu 150 Nanometern. Durch die Integration der aktuellsten Generation der Röntgenröhre liefert das System jetzt herausragende Auflösung bei gleichzeitig deutlich verkürzter Messzeit.

»ntCT«-System
© Fraunhofer IIS
Kompaktes Stand-alone-Design für einfache Integration in Ihre Laborumgebung. Das »ntCT«-System bietet eine einzigartige Lösung für hochauflösende Messungen, die den etablierten industriellen Mikro-CT-Scannern weit voraus ist, indem es die neuesten Entwicklungen aus der Röntgenforschung anwendet.
3D-Analyse mit mikroskopischer Auflösung
© Fraunhofer IIS
3D-Analyse mit mikroskopischer Auflösung: Eine beispielhafte Anwendung ist die hier gezeigte Qualitätskontrolle und Schadensanalyse von Li-Elektroden für die neuartige Batterieforschung mit einer Voxel-Probenahme von 140 Nanometern.

Die wesentlichen Funktionsmerkmale neuartiger Werkstoffsysteme beruhen häufig auf ihren komplexen inneren Strukturen, die mit gängigen zerstörungsfreien Analysemethoden nicht zugänglich sind. Auch die Herstellung von Mikroelektronik und Mikromechanik wird immer komplexer, kompakter und zudem dreidimensional. Nach Jahrzehnten erfolgreicher Miniaturisierung produziert die Industrie heute Strukturen, die für die Untersuchung mit gewöhnlichen Systemen oft zu fein sind.

Röntgenröhre der aktuellen Generation

Im Jahr 2018 stellte das Fraunhofer EZRT die »ntCT« der ersten Generation vor, die solchen speziellen Anforderungen gerecht geworden ist. In Kooperation mit der schwedischen Firma Excillum AB konnte die Röntgenquelle, eine der Kernkomponenten des Systems, nochmals verbessert werden. Das Ergebnis ist eine deutliche Leistungssteigerung, sodass die erforderlichen Messzeiten bei gleichbleibender, hervorragender Auflösung deutlich reduziert werden konnten. So ist das System in der Lage, Messzeiten von nur wenigen Stunden für einen kompletten CT-Scan mit einer Abtastung von bis zu 50 Nanometern und einer Auflösung unter 200 Nanometern zu realisieren und kann somit nun auch ideal für industrielle Anforderungen eingesetzt werden.

Damit eignet sich die Nanoskalentomographie nun auch für die Integration in Produktionsumgebungen. Neben einem hochautomatisierten Betrieb für die meisten Anwendungen kann die Anwenderin oder der Anwender in einem erweiterten Betriebsmodus auf alle Einstellparameter und Rohdaten Zugriff nehmen. Für Objekte wie Mikroelektronik, die den Einsatz einer höheren Röntgenenergie erfordern, kann das System in einer 110 Kilovolt-Variante ausgeliefert werden. »Das ›ntCT‹-System bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten für nahezu alle Bereiche, in denen eine zerstörungsfreie 3D-Analyse mit höchster Auflösung erforderlich ist. Das System besteht nicht nur aus der Hardware, es ist eine komplette Analyseumgebung, die die Anwenderin oder den Anwender vom Einlegen der Proben bis hin zu den rekonstruierten Daten begleitet«, sagt Dr. Christian Fella, Leiter der Gruppe »NanoCT Systeme« am Standort Würzburg des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT.

Upgradesystem ab sofort kommerziell verfügbar

Die neue Version der »ntCT« ist ab sofort im Rahmen der Produktreihe »ProCon CT-Alpha« über die Firma ProCon XRay GmbH kommerziell verfügbar. Die Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer EZRT als forschungsorientiertem Entwickler und der ProCon X-Ray GmbH als Systemintegrator ermöglicht eine wesentlich schnellere Umsetzung neuester technologischer Entwicklungen in ein einsatzbereites Produkt.

Steuerungssoftware
© Fraunhofer IIS
Die Steuerungssoftware unterstützt die Anwenderin oder den Anwender in allen Belangen: Von der Einstellung der Scan-Parameter bis zur Rekonstruktion des Volumens wird die Benutzerin oder der Benutzer durch eine einfache und reduzierte grafische Benutzeroberfläche geführt.
SD-Speicherkarte
© Fraunhofer IIS
Beispiel für die Struktur der integrierten Schaltung einer SD-Speicherkarte mit 200 Nanometern Abtastung, gemessen vor und nach dem Upgrade. Hier kann nachgewiesen werden, dass trotz einer erheblichen Verkürzung der Messzeit die Auflösung noch weiter verbessert werden konnte.

In Zusammenarbeit mit