Elektronen Mikrosonden Analytik (EMPA)

Leiter

Dr. Christina Günter

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Arbeitsgruppenbild Allgemeine Geologie

Beschreibung

Die Elektronen-Mikrosonde (EMPA vom engl. electron microprobe analyser) ermöglicht die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Mineralen und Gläsern im µm-Bereich in-situ und zerstörungsfrei.

Ein Elektronenstrahl wird auf den zu untersuchenden Punkt auf einer polierten Probenoberfläche gelenkt. Unterhalb der Oberfläche wird ein kleines Volumen (Interaktionsvolumen von wenigen µm3) in einen angeregten Zustand versetzt, das anschließend elektromagnetische Wellen unterschiedlichen Typs emmitiert. Diese schließen ein: Sekundärelektronen (SE vom engl. secondary electrons), Rückstreuelektronen (BSE vom engl. back-scattered electrons) und Röntgenstrahlen (engl. x-rays). Die Intensität der SE liefert Informationen zur Oberflächenmorphologie, jene der BSE zur gemittelten Ordnungszahl der Atome in der Oberfläche. Die Wellenlänge der Röntgenstrahlung ist elementspezifisch, deren Intensität ist proportional zur Elementkonzentration.

Im Rastermodus können von der zu untersuchenden Oberfläche topographische Aufnahmen (SE) und Aufnahmen zur Verteilung der mittleren atomaren Ordnungszahl (BSE) angefertigt werden. Die Messung der Röntgenstrahlung ermöglicht die Anfertigung von Konzentrationskarten einzelner Elemente.

Im Spotmodus werden Röntgenstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge statistisch erfaßt, entweder ein Wellenlängenbereich mit einem energiedispersiven Spektrometer (EDS) oder ausgewählte Wellenlängen mit einem wellenlängendispersiven Spektrometer (WDS). Ersteres akkumuliert alle aus dem Interaktionsvolumen austretende Wellenlängen gleichzeitig. Letzteres quantifiziert nur eine ausgewählte Wellenlänge, die einen Analysatorkristall passiert und dort nach der Bragg'schen Gleichung unter einem bestimmten Winkel gebeugt wird.

Geräte

JEOL JXA-8200 ausgestattet mit:

  • fünf WDS für quantitative mineralchemische Analysen
  • einem Oxford Scientific EDS für qualitative mineralchemische Analysen
  • einem Kalt-Kathoden-Kathodolumineszenz-Detektor zum Erfassen mineralinterner Strukturen hinsichtlich Zusammensetzung, Wachstum und thermischer Equilibrierung