Herstellung von Netzkalotten für die Elektronenoptik durch die Kombination von Sublimationsschneiden und Tiefziehen

Am BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH wurde eine Prozesskette zur Herstellung von sphärischen Netzkalotten aus Blechmaterial für den Einsatz in der Elektronenoptik entwickelt (siehe Abbildung).

Sphärische Netzkalotten werden von der SPECS Surface Nano Analysis GmbH zur Aberrationskorrektur in Elektronenlinsen eingesetzt. Diese Weitwinkellinsen sind wesentlicher Bestandteil spezieller NAP-XPS Spektrometer für die Röntgen-Photoelektronenspektroskopie unter „near ambient pressure“ Bedingungen. NAP-XPS Spektrometer ermöglichen Analysen bei Drücken von bis zu 20 mbar, im Gegensatz zum sonst notwendigen Ultrahochvakuum, um so katalytische Reaktionen an Oberflächen oder ökologische und biologische Systeme unter annähernd nativen Bedingungen untersuchen zu können.
Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung des Fertigungsprozesses durch die BIAS GmbH war dabei die Kombination aus Laserstrukturierung und Umformung, wobei aus elektronenoptischen Gründen eine möglichst hohe und gleichmässige Transmission sicherzustellen war.
 
Im ersten Schritt der Prozesskette wird daher ein 0,2 mm dünnes, ebenes Aluminiumblech mittels Laser so strukturiert, dass eine Transmission von ca. 80% erreicht wird. Zur Minimierung des thermischen Einflusses auf das Bauteil wird ein Kurzpulslaser-Ablationsprozess eingesetzt. Die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit zur Herstellung der filigranen Struktur (quadratische Lochgeometrie mit einer Kantenlänge von 0,3 mm und einem zwischen dein Löchern liegender Steg von 0,02 mm Breite) sind dabei außerordentlich hoch. Dies ist erforderlich, um ein isotropes mechanisches Verhalten im zweiten Schritt der Prozesskette, dem Tiefziehen, sicherzustellen und Bauteilschädigungen und Abweichungen von der genau vorgegebenen sphärischen Endkontur zu minimieren.
 
Mittels dieser Prozesskette werden seit 2007 von der BIAS GmbH Netzkalotten in Kleinserie erfolgreich gefertigt.

Kontakt: Dr. Claus Thomy , BIAS -Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH
thomy@bias.de