Brillouin-Interferometer

Die Kenntnis der elastischen Eigenschaften von Geomaterialien bei hohen P–T– Bedingungen spielt eine zentrale Rolle bei der Bestimmung der Zusammensetzung des Erdinneren. Das Brillouin-Interferometer am Helmholtz-Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ ermöglicht es uns, die Schallwellengeschwindigkeiten in Mineralien, Gläsern und Flüssigkeiten zu ermitteln. Zu diesem Zweck nutzen wir die sogenannte Brillouin-Streuung, d.h. die inelastische Streuung von Laser-Licht durch thermisch aktivierte Gitterschwingungen (Phononen) in den untersuchten Proben. Ausgehend von diesen Daten wird es möglich, den gesamten Elastizitätstensor zu bestimmen, der die elastische Antwort eines Materials unter mechanischer Einwirkung bestimmt. Dies entspricht beispielsweise der periodischen Verzerrung durch Ausbreitung seismischer Wellen in Gesteinen.

Abb.: Euler-Wiege des Brillouin-Systems am GFZ Potsdam. Die Apparatur ist für große experimentelle Aufbauten ausgelegt.

Brillouin-Labor in PETRA III/DESY Hamburg

In Zusammenarbeit mit DESY/Hamburg wurde ein Brillouin-System an der neuen Synchrotronquelle PETRA III (eine Strahlungsquelle der dritten Generation) aufgebaut. Dieses neue Brillouin-System, das sich direkt neben dem Synchrotron-Messplatz P02.2 'Extreme Conditions' befindet, erlaubt es, Schallwellengeschwindigkeits- und Dichtemessungen mittels Röntgendiffraktometrie an Proben unter den selben experimentellen Bedingungen zu kombinieren.

Abb.: Links: Anisotropie der akustischen Geschwindigkeiten in einer (110) Ebene von Spinell (MgAl2O4) bei ca. 2 GPa. Mitte: Eine Spinell-Probe in einer Diamantzelle. Rechts: Röntgenstreuung an der Probe in einer Diamantzelle zur Bestimmung der Dichte. Die dunklen Punkte auf dem grauen Hintergrund repräsentieren Einkristallreflexe von Spinell.

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