>> Visionen << TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbuswww.tdw2006.tu-cottbus.de BTU Cottbus – Lehrstuhl.

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1 >> Visionen << TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbuswww.tdw2006.tu-cottbus.de BTU Cottbus – Lehrstuhl Angewandte Physik - Sensorik

2 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Profil: Angewandte Festkörper- und Halbleiterphysik Materialanalytik mit Synchrotronstrahlung Beschäftigte: Studierende laut Einschreibungsstatistik (26.09.2006): 57 Lehrstuhlmitarbeiter insgesamt: 19 Kernkompetenzen: Si-Technologie Organische Elektronik Funktionale Oxide http://www.physik.tu-cottbus.de/physik/ap2/

3 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Aerodynamik / Strömungslehre Astrophysik Biotechnologie / Biologie / Ernährung Boden / Wasser / Luft Energie Erde / Geophysik Informatik / Mikroelektronik Internet Nachwachsende Rohstoffe Physik / Sensorik Stadt - Bauen, Planen - Landschaft Studium / Forschung / Beruf Unternehmen und Betriebswirtschaft Verfahrenstechnik Musik Thema: Röntgenlicht – nicht nur für den Onkel Doktor Vortragende: Dr. Patrick Hoffmann, Prof. Dr. Dieter Schmeißer

4 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Röntgenlicht - nicht nur für den Onkel Doktor Was ist Röntgenlicht ? Eigenschaften von Röntgenlicht Erzeugung von Röntgenlicht Anwendung von Röntgenlicht in der Forschung

5 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Was ist Röntgenlicht ? Der erste Nobelpreis für Physik  Entdeckung der „X-Strahlen“ am 8. November 1895  Nobelpreis im Jahre 1901  öffnete das Tor in eine neue Welt...... der Medizin (seit 1920 gehörten Röntgenapparaturen zur Standardausrüstung)... der Naturwissenschaften (allein 4 Physiknobelpreise in den kommenden 25 Jahren, die direkt mit Röntgens Entdeckung verknüpft waren)

6 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Was ist Röntgenlicht ? Das elektromagnetische Spektrum  Teil der elektro- magnetischen Strahlung  diese über- streicht einen weiten Bereich  vielfältige Anwendungen

7 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Eigenschaften von Röntgenlicht Warum durchdringt Röntgenlicht Materie ?  Durchdringung von Materie  herausragendste Eigenschaften von Röntgenlicht  Grund: Aufbau der Materie aus Atomkern (positiv geladen) und Elektronen (negativ)  diese elektrisch geladenen Teilchen reagieren mit der elektromagnetischen Strahlung

8 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Eigenschaften von Röntgenlicht Warum durchdringt Röntgenlicht Materie ?  Licht wird durch Elektronen abgeschirmt  somit kann dieses Licht nicht in Materie eindringen (Faraday‘scher Käfig)  Voraussetzung: genug freie Elektronen (Metall) Bei langwelligem Licht : (Radio, IR, sichtbares Licht) :

9 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Eigenschaften von Röntgenlicht Warum durchdringt Röntgenlicht Materie ? Bei kurzwelligem Licht : (UV, Röntgen, Gamma) :  Elektronen können dem Licht nicht mehr folgen  darum können Elektronen das Licht nicht mehr abschirmen  dieses kurzwellige Licht dringt nun in die Materie ein

10 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Eigenschaften von Röntgenlicht Warum durchdringt Röntgenlicht Materie ? Kann man so etwas sehen ?  Ja, bei dünne Folien aus Gold (Blatt-Gold) !  nur 100 Nanometer dick ( ein 10-Millionstel Meter)  das entspricht knapp 1.000 Atomlagen  bei dieser Dicke wird Gold durchsichtig für blaues Licht  siehe Experiment

11 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Erzeugung von Röntgenlicht Was passiert in der Röntgen-Röhre ? Anode (+) Kathode (-)

12 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Erzeugung von Röntgenlicht Was passiert in der Röntgen-Röhre ? einige 1000V plus

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15 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Für den Onkel Doktor RöntgenbilderCT (Computer Tomographie)

16 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Erzeugung von Röntgenlicht Röntgenlicht für die Wissenschaft: Das Synchrotron Was ist ein Synchrotron ?  beschleunigt Elektronen auf 99,999995% der Lichtgeschwindigkeit Ein Mensch mit 75kg würde dann 250.000kg wiegen !!!  die Elektronen fliegen in einem Ring  beim Ablenken durch Magnetfelder entsteht Röntgenlicht, die Synchrotron-Strahlung

17 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Erzeugung von Röntgenlicht Röntgenlicht für die Wissenschaft: Das Synchrotron Ein Synchrotron ist groß !  z.B. „BESSY-II“ in Berlin / Adlershof (siehe Luftbild unten)  Ringumfang: 240m  Durchmesser: 76m

18 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Vielseitigkeit in der Wissenschaft: Beugung Beugung und Interferenz sind allgemeine Eigenschaften von Wellen

19 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Vielseitigkeit in der Wissenschaft: Beugung Beugung und Interferenz sind allgemeine Eigenschaften von Wellen Bei Röntgenlicht ist die Wellenlänge so kurz, dass Beugung an den Atomen des Kristalls auftritt

20 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Vielseitigkeit in der Wissenschaft: Beugung Anwendung der Beugung in der Wissenschaft Gestern Heute  Entdeckung der Natur des Röntgenlichtes  Erforschung der Kristallstruktur  Pharmazie: Entschlüsselung der Struktur von Proteinen Beugungsbild an Zinkblende Max von Laue 1912 (Nobelpreis 1914)

21 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Vielseitigkeit in der Wissenschaft: Spektroskopie Röntgen-Spektroskopie erlaubt die Untersuchung... ... der elektronischen Struktur ... der chemischen Zusammensetzung ... von magnetischen Eigenschaften Elektronische Struktur einer Solarzelle

22 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Vielseitigkeit in der Wissenschaft: Spektroskopie Röntgen-Spektroskopie erlaubt die Untersuchung... ... der elektronischen Struktur ... der chemischen Zusammensetzung ... von magnetischen Eigenschaften Selen-Verteilung in einer CuInSe 2 -Solarzelle

23 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Anwendung von Röntgenlicht Vielseitigkeit in der Wissenschaft: Spektroskopie Röntgen-Spektroskopie erlaubt die Untersuchung... ... der elektronischen Struktur ... der chemischen Zusammensetzung ... von magnetischen Eigenschaften Abbildung magnetischer Domänen auf Datenträgern

24 >> Visionen << www.tdw2006.tu-cottbus.de TAG DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG des Landes Brandenburg 27. Oktober 2006 Campus BTU Cottbus Röntgenlicht - nicht nur für den Onkel Doktor Vielen Dank für die Aufmerksamkeit