Präzisions Dichtemessvorrichtungen : Aufbau, ausgewählte Beispiele

Die Dichte ist eine der charakteristischen Eigenschaften eines Festkörpers und kann daher zu seiner Charakterisierung oder Identifizierung benutzt werden. Änderungen in der Isotopenzusammensetzung, chemische Verunreinigungen und Punktdefektkonzentrationen können über die Dichte bestimmt werden. Bei der Dichtebestimmung unterscheidet man zwischen der sogenannten Röntgendichte, die über den Gitterparameter, das Molekulargewicht und die Avogadrozahl berechnet wird, und der Dichte bestimmt aus Masse und Volumen. Die beiden Dichten stimmen nur in Idealkristallen überein. Wenn die Röntgendichte größer ist als die reale Dichte sind Leerstellen, wenn sie kleiner ist, Zwischengitteratome die dominierende Defektart im reinen Kristall. Verunreinigungen können die Dichte, abhängig von Ionenradius, Atomgewicht, und Position im Kristallgitter, sowohl vergrößern als auch verkleinern. Im Falle einer kubischen Elementarzelle ergibt sich die Röntgendichte zu: $\rho_{x} = n M / N_{A}a^{3}$ Hierbei steht $_{A}$ für die Avogadrozahl, n für die Anzahl der Atome pro Elemementarzelle, M für das Atomgewicht und a für den Gitterparameter. Da die Avogadrozahl mittlerweile hinreichend genau bekannt ist, beeinflussen hauptsächlich die Ungenauigkeit des Gitterparameters und des Atomgewichts (unterschiedliche Isotopenzusammensetzungen) die Genauigkeit der Röntgendichte. Aus der Differenz zwischen Röntgendichte und realer Dichte läßt sich nun die Nettopunktdefektkonzentration (Differenz zwischen Zwischengitteratom- und Leerstellenkonzentration) berechnen. $\Delta N = (n M/N_{A}a^{3} - \rho) N_{a}/M $ Ebenfalls sehr geeignet erweist sich die Präzisionsdichtemessung zur Bestimmung der Gitteraufweitung durch dieEinlagerung von Wasserstoffisotopen in Metallen, sowie zur Ermittlung der zeitlichen Dichteabnahme durch Bildung von Heliumhöchstdruckbläßchen durch den Zerfall von Tritium in Metalltritiden