Mikrosondenlabor

Das Institut für Angewandte Mineralogie und Lagerstättenlehre hat bis März 2022 eine Elektronenstrahl-Mikrosonde des Typs JEOL JXA-8900R betrieben.

Im Juni 2022 wurde eine neue Mikrosonde des Typs JEOL JXA-iSP 100 der neuesten Generation aufgebaut und in Betrieb genommen.

Die Elektronenstrahl-Mikrosonde (Mikrosonde) ist ein analytisches Großgerät, mit deren Hilfe man die chemische Analyse einer Probe durchführen kann. Der große Vorzug der Mikrosonde gegenüber anderen Analysenverfahren liegt in der Möglichkeit, geringe Teilbereiche (bis zu einem Volumen von wenigen µm3) praktisch ohne Zerstörung der Probensubstanz zu analysieren. Ein fein gebündelter Elektronenstrahl (Durchmesser ca. 1µm) wird auf die zuvor gut polierte Oberfläche der zu untersuchenden Substanz gerichtet. Die energiereichen Elektronen erzeugen in der Probe u.a. Röntgenstrahlen. Sowohl die Wellenlängen als auch die Energien der erzeugten Röntgenstrahlen sind elementspezifisch und können zur Identifizierung der in der Probe vorhandenen Elemente führen. Die Intensität einer charakteristischen Linie eines Elementes ist in erster Näherung dessen Gewichtskonzentration in der Probensubstanz proportional.

Durch Vergleich der Intensitäten der charakteristischen Linie der Probe mit einem Standard bekannter Zusammensetzung kann nach Berücksichtigung verschiedener physikalischer Einflussgrößen und entsprechenden Korrekturen eine quantitative Analyse erhalten werden. Die Zerlegung und die Intensitätsmessung des erzeugten Röntgenspektrums kann auf zwei Arten erfolgen:

1. Die wellenlängendispersive Analyse (WDS) mit Hilfe von Kristallspektrometern Nachweisgrenzen ca. 0,005% (vom Material abhängig)
2. Die energiedispersive Analyse (EDS) verwendet einen mit flüssigem Stickstoff gekühlten Halbleiter- Detektor. Nachweisgrenzen ca. 0,5%; schnelle qualitative Erkennung und Analyse der Elemente.

Neben quantitativen Punktmessungen und Bestimmung von Profilen über die Probe mit regelmäßigen Abständen der Punkte kann die Mikrosonde zur Herstellung von Elementverteilungsbildern genutzt werden, wobei in einem Raster einzelne oder mehrere Elemente analysiert und dann als „chemical mapping“ in bildlicher Darstellung ausgegeben werden. Das elektronenoptische System der Mikrosonde erlaubt die Erzeugung von Rückstreu- und Sekundärelektronenbildern zur Darstellung des Materialkontrastes bzw. zur hochauflösenden Untersuchung der Probenoberfläche.

Alle chemischen Elemente von Bor bis Uran können analysiert werden. Routinemäßig werden hochwertig polierte rechteckige Dünnschliffe (ca. 28mm x 50 mm) oder runde Anschliffe (Ø 25 mm) verwendet, es sind aber auch andere Formate (bis maximal 100 mm x 100 mm x 50 mm) möglich. Die Probenoberflächen müssen meist durch Bedampfung mit geeigneter Substanz (z.B. C) elektrisch leitfähig gemacht werden.

Ein Kathodoluminiszenzdetektor für sichtbares Licht bietet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. Sichtbarmachung von Zonierungen oder Gefügen. Ein separates Computersystem, mit moderner Verarbeitungssoftware ausgestattet, ermöglicht die Aufbereitung, Auswertung und statistische Bearbeitung der gewonnenen analytischen Daten sowie die Nutzung vieler Bildverarbeitungs- und Archivierungsfunktionen.

Die Benutzung der Mikrosondenanalytik ist insbesondere in den Geowissenschaften außerordentlich stark verbreitet und wird bei der Klärung unterschiedlichster Fragestellungen verwendet. Aber auch auf den Gebieten industrielle Kontrolle, Halbleitertechnik, Werkstoffkunde, Metallurgie, Medizin, Biologie u.a. kommt die Elektronenstrahlmikrosonde zum Einsatz.

Die Mikrosonde des IML findet Anwendung in den Bereichen Lagerstättenforschung (z.B. Genese von Goldlagerstätten), Petrologie und Geochemie (Bildungsbedingungen von Gesteinen, Stofftransport- und Stoffaustauschprozesse), Kristallchemie (Pyrochlor), spezielle Mineralogie (neue Minerale), Archäometrie (z.B. römischer Goldbergbau), Zementherstellung, Umweltgeochemie und anderes mehr.

Kontakt:

Dr. Sven Sindern
Wüllnerstr. 2
52062 Aachen
bzw.
Labor für Geochemie und Umweltanalytik
Süsterfeldstrasse 22,
52072 Aachen
Tel. 0241/80-95778
Fax. 0241/80-92341
sindern@rwth-aachen.de

und

Roman Klinghardt,
Wüllnerstr. 2
52062 Aachen
Tel. 0241/80-95765
klinghardt@iml.rwth-aachen.de