Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Geologie und Paläontologie
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457729156

Für die Forschung der Arbeitsgruppe Geodynamik sowie die anderen geowissenschaftlichen und bodenwissenschaftlichen Arbeitsgruppen der Naturwissenschaftlichen Fakultät III der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) ist die Analyse von Struktur, kristallographischer Orientierung und chemischer Zusammensetzung von Gesteinen und Geomaterialien von grundlegender Bedeutung. Dabei bedingen die wissenschaftlichen Fragestellungen Analysen im Zentimeter- bis Submikrometerbereich. Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) erlaubt die Untersuchung von Oberfläche und Phasenkontrast in diesem Größenbereich. Kristallographische Orientierungen der Mineralphasen werden mittels eines EBSD-Detektors (Detektion der Beugung rückgestreuter Elektronen) gemessen. Die chemische Analyse erfolgt mit Hilfe eines EDS-Detektors (Energiedispersive Spektroskopie von Röntgenemission). Zonierungen sowie die Verteilung von Spurenelementen und Kristalldefekten wird durch einen KL-Detektor (Detektion der Kathodoluminiszenz) abgebildet. Die geplanten Untersuchungen über mindestens fünf Größenordnungen hinweg (Zentimeter- bis Submikrometerbereich) erfordern sowohl eine hohe Ortsauflösung als auch schnelle Messungen, um damit große Probenflächen kartieren zu können. Dafür ist ein Schottky-Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FEG-REM) unerlässlich, da es die benötigten Strahlparameter und Strahlstabilität liefert. Das FEG-REM wird vorrangig für die Analyse von Deformationsgefügen in Gesteinen eingesetzt werden. Dabei reicht die Bandbreite der Untersuchungen von Erdbebenprozessen im Nanometerbereich in der Oberkruste bis zur Entwicklung von Scherzonen in Gesteinen mit bis zu Millimeter-großen Mineralkörnern in der Unterkruste oder dem oberen Erdmantel. Für die Erforschung der mikro- bzw. nanomechanischen Prozesse von Bruchbildung, Reibungsgleiten oder viskosem Kriechen sind hochauflösende bildgebende Verfahren, kristallographische Messungen und chemische Daten der REM-Analytik erforderlich. Neben diesen Untersuchungen, die zu einem besseren Verständnis plattentektonischer Prozesse und auch der Entstehung von Erdbeben führen, sollen mit dem neuen Gerät die Verteilung und die Orientierung von Mineralkörnern quantifiziert werden, um physikalische und chemische Eigenschaften von verschiedenen Gesteinen und Geomaterialien zu bestimmen. Dies ist wichtig für geophysikalische und seismische Studien oder auch für technische Anwendungen der Natursteinverarbeitung, des Tunnelbaus, der Geothermie, der Endlagerung, der Keramik- und der Zementforschung und weiterer Fragestellungen der Angewandten Geologie, der Lagerstättenforschung sowie der Technischen Mineralogie. Außer dem weiten Feld geowissenschaftlicher Forschungsziele wird das neue Gerät auch in der bodenwissenschaftlichen Forschung der MLU benötigt. Dabei geht es vor allem um Wechselwirkungen von Bodenmineralen und organischem Material unter dem Einfluss von Verwitterung, verschiedenen Umweltfaktoren und Klimaveränderungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
• Leiter: Professor Dr. Michael Stipp