Peaks in werkstoffwissenschaftlichen Signalen

In der Werkstoffwissenschaft bezeichnet der Begriff Peak ein lokales Maximum in einem gemessenen Signal, das auf einen spezifischen physikalischen oder chemischen Prozess zurückgeführt werden kann. Peaks treten in vielfältigen Charakterisierungsmethoden auf, etwa in der Röntgendiffraktometrie (XRD), der Differenzkalorimetrie (DSC), der Dynamisch-Mechanischen Analyse (DMA), der Thermogravimetrie (TG) und in spektroskopischen Verfahren wie IR-, Raman- oder EDX-Spektroskopie.

Die Analyse von Peaks umfasst typischerweise ihre Lage (z.B. 2θ-Winkel, Temperatur, Wellenlänge, Bindungsenergie), die Intensität (Signalhöhe) und die Form bzw. Breite (z.B. Halbwertsbreite FWHM). Diese Parameter liefern Informationen über Phasenzusammensetzung, Kristallinität, Gitterspannungen, Korngrößen, Reaktionskinetik oder Übergangstemperaturen.

In diffraktometrischen Mustern korrespondieren Peaks mit bestimmten Netzebenen und ermöglichen Phasenidentifikation sowie Gitterparameterbestimmung. In thermischen Analysen markieren endo- oder exotherme Peaks Phasenübergänge, Glasübergänge oder Reaktionen. In spektroskopischen Verfahren sind Peaks charakteristisch für elektronische oder vibronische Zustände und erlauben Aussagen zu chemischer Bindung, Defekten oder Elementverteilung.

Für eine quantitative Auswertung werden Peaks meist mathematisch modelliert (z.B. Gauß-, Lorentz- oder Pseudo-Voigt-Funktionen) und mittels Peak-Deconvolution voneinander überlappende Signale getrennt. Eine korrekte Basislinienkorrektur, Rauschunterdrückung und Kalibrierung sind dabei essenziell, um aus den Peaks zuverlässige werkstoffliche Kennwerte abzuleiten.

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