Analysatoren in der Werkstoffcharakterisierung

In den Natur- und Ingenieurwissenschaften bezeichnet der Begriff Analysator (engl. analyzer) typischerweise das Detektions- oder Auswerteglied eines Messsystems, das aus einem physikalischen Signal (z.B. Strahlung, Strom, Spannung, Masse, Impuls) quantifizierbare Informationen über die Struktur oder Zusammensetzung eines Werkstoffs gewinnt.

Analysatoren lassen sich funktional in spektrale, räumliche, zeitliche und statistische Analysatoren unterteilen. Spektrale Analysatoren, etwa Energie- oder Massenanalysatoren in der Elektronen- bzw. Ionenmikroskopie (z.B. hemisphärischer Elektronenenergieanalysator, Quadrupol-Massenanalysator), trennen Teilchen oder Strahlung nach Energie bzw. Masse/Ladung und ermöglichen so z.B. chemische Zustandsanalysen und Spurenanalytik. Räumliche Analysatoren finden sich in bildgebenden Detektorsystemen von REM, TEM oder µ-CT, wo Intensitätsverteilungen einem Ortsraster zugeordnet werden.

Für die Werkstofftechnik sind insbesondere Analysatoren relevant, die Kristallstruktur (Beugungsanalysatoren in Röntgen- oder Elektronenbeugung), chemische Zusammensetzung (EDS/WDS-, AES-, XPS-Analysatoren), Oberflächentopographie (Profilometer, Interferometer) und mechanische Antwort (Dynamische-Mechanik-Analysatoren, DMA) erfassen. Wesentliche Leistungsparameter umfassen Energie- bzw. Massenauflösung, Signal-zu-Rausch-Verhältnis, Nachweisgrenzen, Dynamikbereich, Zeitauflösung und Strahlenschädigung des Probenmaterials.

Metrologische Rückführbarkeit, Kalibrierstrategien sowie die Kopplung verschiedener Analysatoren (correlative microscopy, in-situ-Analytik) sind zentrale Aspekte moderner Werkstoffcharakterisierung. Die Wahl des geeigneten Analysators bestimmt maßgeblich die Aussagekraft von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen und damit die Zuverlässigkeit werkstofftechnischer Bewertungen.

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