EPMA Labor
Elektronenstrahlmikrosonde (EPMA)
Festkörperoberflächenanalyse auf der μm- / mm-Skala
Der Lehrstuhl für Rohstoffmineralogie blickt auf eine lange Historie der Anwendung dieser Analysenmethode zurück. Bereits in den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurde eine der österreichweit ersten Elektronenstrahlmikrosonden in den Laborräumen des Institutes für Mineralogie und Petrologie an der Montanuniversität betrieben. Der damalige Institutsleiter, der Mineraloge Univ. Prof. Dr. Eugen F. Stumpfl galt als einer der Pioniere der Mikrosondenanalytik. Ihm zu Ehren trägt das heutige Labor seinen Namen.
Der Lehrstuhl für Rohstoffmineralogie konnte in den Folgejahren seine Expertise auf dem Feld der Festkörperanalyse ausbauen und es wurde 2007 im Rahmen des Universitätszentrums Angewandte Geowissenschaften Steiermark die damals modernste Elektronenstrahlmikrosonde Österreichs angeschafft. Das Labor setzte unter der Leitung von Dr. Federica Zaccarini bzw. Helmut Mühlhans und Maik Zimmermann als Techniker weiter internationale Maßstäbe, z.B bei der Anlayse neuer Minerale, und ist fester Bestandteil in Lehre und Forschung an der Montanuniversität.
Grundansicht Elektronenstrahlmikrosonde JEOL JXA 8200
Ausstattung
- JEOL Superprobe JXA 8200
- Sekundär- und Rückstreuelektronenbildverarbeitung bei Vergrößerungen von 40 bis 300.000x
- Hochauflösende Elementverteilungsbilder bis zu einer Größe von 3200mm2
- Kathodolumineszenzdetektor
- 5 WDS-Spektrometer - Analysekristalle: KBEB, LDE 1+2, TAP, PET und LIF (zur quantitativen Bestimmung von Bor(Z5) bis Uran(Z92))
- 1 EDS-Detektor: Si(Li) (zur qualitativen Bestimmung von Natrium(Z11) bis Plutonium(Z94))
Draufsicht Elektronenstrahlmikrosonde JEOL JXA 8200 mit Spektrometerübersicht
Anwendungen
Die Elektronenstrahlmikrosonden-Analyse ist eine zerstörungsfreie Methode zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung kleinster oberflächennaher Bestandteile von Festkörpern. Basierend auf den Grundlagen der Elektronenmikroskopie kombiniert mit wellenlängendipersiver spektroskopischer (WDS) und energiedispersiver spektroskopischer (EDS) Analyse können wir, auf Basis charakteristischer elementspezifischer Röntgenstrahlung, qualitative und quantitative Informationen bezüglich der chemischen Zusammensetzung und Textur von Mineralien und Gesteinen, Erzen, synthetischen Kristallen, Metallen, Legierungen, Stählen, Schlacken, Gläsern, Keramiken, Elektronikbauteilen, mineralisierten Knochen, Skelett- und Schalenresten von Fossilen etc. erhalten.
Mit Hinblick auf die lagerstättenkundlichen, geologischen- bzw. mineralogischen Schwerpunkte der Projekte am Lehrstuhl wird die Mikrosonde hauptsächlich für die petrologische Untersuchung von magmatischen und metamorphen Gesteinen, Erzmineralen, sowie technogenen Produkten wie Schlacken verwendet. Ein Forschungsschwerpunkt in den vergangenen Jahren war die Analyse neuer und seltener Mineralphasen, z.B. der Platinmetalle, Goldminerale und Minerale der seltenen Erden.
Anforderungen an das Probenmaterial
Durch die Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl, sowie dem in der Probenkammer vorherrschenden Hochvakuum, bestehen besondere Anforderungen an das Probenmaterial. Es können nur Proben bearbeitet werden, deren Struktur nicht durch den gerichteten Elektronenstrahl zerstört wird und deren physikalische Eigenschaften im Vakuum stabil sind.
Die Möglichkeiten der Probenformate richten sich nach den Dimensionierungen unserer Probenhalter. Es ist möglich Anschliffe mit einem Durchmesser von ≤ 2,5cm (1Zoll), 3cm und 3,8cm aufzunehmen. Für Dünnschliffe sind wir auf das "Giessener Format" 28mmx48mm spezialisiert, hier sind aber Variationen möglich.
Um die analytischen Fähigkeiten des EPMA-Verfahrens anwenden zu können, muss die Probenoberfläche plan geschliffen und mit einer Endpolitur von ≤ 1μm Korngröße finalisiert sein.