Industrielle Strahlzeit

Case Studies

DESY bietet Industrieunternehmen vielfältige Möglichkeiten, um Untersuchungen an seiner Röntgenstrahlungsquelle PETRA III durchzuführen.

Unternehmen, die für die eigene Forschung und Entwicklung Synchrotronstrahlung benötigen, etwa um Materialien oder Wirkstoffe auf atomarer Ebene zu untersuchen oder um Herstellungsprozesse zu optimieren, brauchen dafür oft eine Großforschungsanlage, über die sie selbst nicht verfügen. Diesen industriellen Nutzern bietet DESY Zugang zum hochbrillanten Licht von PETRA III.

In den vergangenen Jahren haben Unternehmen etwa aus Pharma-, Chemie-, Automobil- und Elektroindustrie sowie aus Luft- und Raumfahrt Messungen bei PETRA III durchgeführt. Einige Erfolgsgeschichten, wie das hochenergetische Röntgenlicht Hinweise zur Entschlüsselung kleinster Strukturen lieferte, finden Sie hier.

Messungen an PETRA III

Von Biotechnologie und Luft- und Raumfahrt bis hin zu neuen komplexen Materialien: An PETRA III lassen sich Messungen für unterschiedliche Branchen und Fragestellung hinsichtlich industrieller Forschung und Entwicklung durchführen.

Life Sciences, Pharma und Biotechnologie

Unternehmen aus den Bereichen der Life Sciences nutzen die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III mit ihren hochmodernen Strahlführungen, um die Struktur von Proteinen auf molekularer Ebene aufzuklären und so Wirkstoffe zu verbessern oder neu zu entwickeln. Die hierfür verwendeten Messmethoden umfassen Kristallographie, serielle Kristallographie, Kleinwinkelstreuung, Pulverdiffraktometrie und verschiedene bildgebende Verfahren.

Bauwirtschaft und Bauindustrie

Neue Materialien und ein tieferes Verständnis bestehender Materialien ebnen den Weg, um eine nachhaltige Zukunft zu gestalten. Es gibt eine Vielzahl von Analysemethoden, von denen Unternehmen der Bauindustrie durch Messungen am Synchrotron profitieren können. So wurden z.B. mit Hilfe der Pulverdiffraktion und der Paarverteilungsfunktion Erkenntnisse generiert, wie aus Biomassenasche verbesserter Zement gewonnen werden kann.

Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie

Ist es möglich, den Nährwert von Lebensmitteln zu erhöhen? Durch verschiedene Untersuchungen wie z.B. zur Porenstruktur in Gemüse, den Temperatureinflüssen auf Lebensmittel oder der Identifizierung von toxischen Spurenelementen in Reiskörnern liefern Analysen an der Synchrontronstrahlungsquelle PETRA III Erkenntnisse für industrielle Anwender aus der Landwirtschaft und Nahrungsmittelindustrie.

Automobilindustrie

Ob für mehr Sicherheit oder eine höhere Effizienz durch Gewichtsreduktion: In der Automobilindustrie ist es wichtig, die Materialien, die für die Herstellung effizienter Fahrzeuge benötigt werden, umfassend zu untersuchen. Genau dabei hilft die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III bei DESY mit ihren hochbrillanten Röntgenstrahlen. Die Methoden reichen von Pulverdiffraktometrie bis Röntgenfluoreszenzmikroskopie. Untersucht werden können z.B. das Verhalten eines Materials unter mechanischer Last oder die Bestandteile von Batterien für die neue Ära der Elektromobilität.

Luft- und Raumfahrttechnik

Im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik sowie Flugzeugbau sind Erkenntnisse für bessere und sichere Produkte gefragt. Egal ob es um leichtere Materialien geht, eine höhere Treibstoffeffizienz oder eine bessere Haltbarkeit von Oberflächenbeschichtungen: Synchrotron-basierte Analysemethoden wie die Röntgenabsorptionsspektroskopie, Röntgenfluoreszenzmikroskopie oder Röntgendiffraktometrie können neue Einsichten liefern und dabei auch Materialien unter Belastung untersuchen und Strukturschäden frühzeitig erkennen lassen.

Energiewirtschaft

Die Untersuchung und das Verständnis von neuen Materialien und Systemen für Solarzellen, Brennstoffzellen und Batterien sind mit der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III möglich. Die Helligkeit und hohe Brillanz der Röntgenstrahlung bieten weit bessere Möglichkeiten als andere Arten von Röntgenstrahlungsquellen und ermöglichen Einblicke in die physikalischen Eigenschaften der in der Energiewirtschaft verwendeten Materialien.

Materialwissenschaften

Die Materialwissenschaften versuchen Antworten auf die Frage zu geben, wie die Bearbeitung eines Materials seine physischen Eigenschaften beeinflussen. Analytische Methoden an der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III ermöglichen einzigartige Einblicke in die Struktur von Materialien und liefern Anhaltspunkte, um die Leistungsfähigkeit von Produkten, die Produktivität und die Qualität zu verbessern. Zu den für die industrielle Forschung nützlichen Techniken gehören die (tomographische) Bildgebung, die Klein- und Weitwinkelröntgenstreuung sowie verschiedene Spektroskopietechniken. Das Helmholtz-Zentrum Hereon und die Königliche Technische Hochschule Stockholm betreiben beide eine Strahlführung an PETRA III und bringen weitere Expertise für industrielle Forschungsvorhaben.


Der schwedische Zellstoff- und Papierhersteller BillerudKörsnas untersucht das feuchtigkeitsbedingte mechanische Versagen von Papier. Bei PETRA III wurden dazu Synchrotron-Röntgenstreuexperimente durchgeführt, um den sogenannten mechano-sorptiven Kriechmechanismus (MSC) in situ zu beobachten.


Dünnfilme aus Polyethylen sind eine Schlüsselkomponente der Verpackungstechnologie von Tetra Pak®. Um die Morphologie der Polyethylen (PE)-Folien mit hochbrillanter Synchrotron-Röntgenstrahlung zu untersuchen, hat Tetra Pak® bei PETRA III Messungen durchgeführt.



Renotech OY aus Finnland wandelt Biomasse-Asche in umweltfreundlichen Zement um, der im Bauwesen und als Brandschutzmaterial verwendet werden kann. Um die chemischen Prozess besser zu verstehen, wurde eine Messung an der Beamline P02.1 bei PETRA III durchgeführt.



Das schwedische Stahlunternehmen SSAB Europe und Swerim AB haben hochauflösende Röntgenbeugungsmessungen (XRD) an der schwedischen Materialwissenschaftlichen Beamline P21 an PETRA III durchgeführt, um Materialversagen und induzierte Brüche von Edelstahl zu untersuchen.



An der schwedischen materialwissenschaftlichen Beamline P21.2 der Röntgenstrahlungsquelle PETRA III wurde versucht, die Auswirkungen von Wasserstoff auf die mikrostrukturelle Verschlechterung von rostfreiem Duplexstahl zu verstehen.



Das Verständnis von Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen ist sowohl für Hersteller von Werkstoffen als auch für Endverbraucher beim Schweißen oder im Betrieb wichtig. An PETRA III wurde in-situ ein Experiment zur Beobachtung der Kinematik von in nichtrostenden Duplexstählen durchgeführt.

Chemie und Kunststoffe

Effizientere Reaktionen und die Reduktion von potenziell gefährlichen Substanzen beschäftigen die chemische Industrie. Ein wichtiger Gegenstand der Forschung ist vor allem die Katalyse. Jedoch erschweren heterogene und sensible Proben die Versuche und lassen viele Fragen nach grundlegenden chemischen und physikalischen Mechanismen unbeantwortet. PETRA III bietet über Methoden der Röntgenbeugung und Röntgenspektroskopie die Möglichkeit, in operando Versuchsaufbauten zu benutzen. In neuen Studien wurden röntgentomographischen Methoden mit Röntgenfluoreszenz-Messungen kombiniert, um einzigartige Einblicke in Katalysatorpartikel zu gewinnen.


Das polnische Chemieunternehmen FAMAR in Dankowice stellt chemische Katalysatoren für industrielle Prozesse her. Um die Kristallstruktur dieser neuartigen Materialien zu verstehen, wurde eine hochauflösende Röntgenbeugung (XRD) an der Beamline P02 bei DESY durchgeführt.


Dünne Folien aus Polyethylen sind eine Schlüsselkomponente der Verpackungstechnologie von Tetra Pak®. Um die Morphologie der Polyethylen (PE)-Folien mit hochbrillanter Synchrotron-Röntgenstrahlung zu untersuchen, hat Tetra Pak® bei PETRA III Messungen durchgeführt.


Zinkverbindungen sind eine der problematischsten Schlüsselverbindungen, die die Umwelttoxizität von Verbrennungsrückständen beeinflussen. Das Water Research Centre Limited (WRc) hat die Charakterisierung von Verbrennungsschlacke sowie die Zink- und Kupferverbindungen und ihre anschließende potenziell gefährliche Einstufung untersucht.


Die OHB System AG hat in einer Studie die Schutzwirkung von Reinraumkleidung untersucht, welche in der Satellitenproduktion vor potenziell infektiösen Tröpfchen schützen soll. An der Synchrotronlichtquelle PETRA III unterstützte das Helmholtz-Zentrum hereon mit hochauflösenden Daten in 3D.

Foto Oliver Wendt DESY

Ihr Kontakt zu PETRA III

Sie interessierten sich für Strahlzeit an PETRA III? Bitte wenden Sie sich an Oliver Wendt, Manager Innovationsdienstleistungen im Business Development Office.

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