Elektronenstrahl-Mikrosonde mit Feldemissionskathode

• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442168718

Die Elektronenstrahl-Mikrosonde ist ein unverzichtbares Instrument in der Erforschung fester Materie, wenn genaue Elementverteilungen mit hoher räumlicher Auflösung bis in den sub-Mikrometerbereich und exakte chemische Quantifizierungen der Elementgehalte und Nachweisgrenzen bis in den unteren 10er µg/g-Bereich gefordert sind. Damit bildet die Elektronenstrahl-Mikrosondenanalytik einen wichtigen Baustein der quantitativen Mikrobereichsanalyse nicht nur in der geowissenschaftlichen Forschung, sondern ganz allgemein in der Materialforschung. Am Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen wird die Mikrosonde von den beteiligten Arbeitsgruppen im Verbund mit einer Vielzahl weiterer analytischer Verfahren zur Element- und Isotopenanalyse eingesetzt: (a) Die EPMA-Methodik ist unverzichtbar, um sehr exakte Ergebnisse in der Thermobaro-metrie zu erlangen. Intensive Parameter, wie Temperatur, Druck oder Sauerstofffugazität lassen sich in geeigneten Phasengleichgewichtssystemen von Mineralreaktionen genauer ermitteln, als mit vielen anderen analytischen Verfahren. Besonders “Ein-Phasen-Thermometer“ werden wir in den nächsten Jahren weiter anwenden und ausbauen.(b) Um geologische Zeitraten aus nicht equilibrierten Phasensystemen zu ermitteln, eröffnet die Verwendung einer Feldemissionskathode neue Möglichkeiten auch kürzere Zeitraten, bzw. langsame Diffusionsraten von Elementen ausgewählter Mineralreaktionen zu analysieren. Diese Arbeiten helfen zum Verständnis zeitlicher Abläufe beispielsweise in magmatischen Systemen. Experimentelle Arbeiten werden Diffusionsraten in ausgewählten Schmelze- oder Festkörpersystemen ermitteln.(c) Die genaue Aufklärung einiger redox-sensitiver Vorgänge kosmochemischer Prozesse scheiterten bisher an der geringen lateralen Auflösung der konventionellen Elektronen-strahltechnik. Hier wird die Feldemissionskathode zu besseren Ergebnissen beitragen.(d) Die chemische Zusammensetzung bestimmter Minerale und ihrer Paragenesen nutzen wir um ihre Provenienzen in sedimentären Systemen abzuleiten. Das erlaubt globale geodynamische Prozesse zu rekonstruieren.(e) Das Gerät wird in der archäometrischen Forschung eingesetzt. Für die Analyse historischer Gläser, sowie der archäometallurgischen Prozessrekonstruktion ist die Elektronenstrahl-Mikrosonde ein wesentliches Analyseinstrument.(f) Geologische Archive bilden einen weiteren Schwerpunkt laufender und kommender Forschungsprojekte. Variierende Elementverhältnisse kalkbildender mariner Organismen dienen als Klimaarchive und können Temperaturveränderungen oder wechselnde Dauer der Eisbedeckung abbilden. Mit der beantragten Elektronenstrahl-Mikrosonde mit Feldemissionsquelle werden wir eine verbesserte räumliche Auflösung der quantitativen Mikrobereichsanalyse erreichen. Die Ausstattung mit sensitiveren Analysatorkristallen wird zu präziseren Messergebnissen und besseren Nachweisbarkeiten führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Elektronenstrahl-Mikrosonde mit Feldemissionskathode
• Gerätegruppe: 4040 Röntgenmikrosonden
• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Leiter: Dr. Andreas Kronz