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Dr. Axel Renno
Group Leader Ion Beam Analysis 
Phone: +49 351 260 - 3274

Eye catcher

Methoden und Geräte

Die Projektgruppe Ionenstrahlanalytik ist stark methodisch orientiert und entwickelt in interdisziplinären Forschungsprojekten nahezu unikale Analysemethoden unter Einsatz bzw. Eigenbau neuester Technologien. Unsere derzeitigen Forschungsschwerpunkte sind:

High-Speed-PIXE
(Particle-Induced X-ray Emission – PIXE)

HS-PIXE am IBC

Ionenstrahlmikrosonde
(Ion microprobe)

Ionenstrahlmikrosonde am IBC

Beschleunigermassenspektrometrie
(Accelerator Mass Spectrometry - AMS)

AMS am IBC

Super-SIMS
(Secondary Ion Mass Spectrometry - SIMS)

Super-SIMS am IBC


Theorie der Ionenstrahlanalytik (IBA)

Prinzipiell bestehen alle Ionenstrahlanalytikmethoden aus drei Stufen (hier am Beispiel Elastic Recoil Detection (ERD) von 10Be mittels C-Strahl):

1. Erzeugung von Ionen
in der Ionenquelle

Ionenquelle Zoom

2. Beschleunigung der Ionen
auf MeV-Energien

Beschleunigung Zoom

3.Detektion der Ionen

Detektion Zoom

 

Bei den klassischen IBA-Verfahren wie RBS, PIXE/PIGE, NRA, und ERD werden die Ionen als "Billardkugel" auf eine Probe geschossen, d.h. die Probe befindet sich am Ende der Beamline und die aus der Probe austretende(n) Teilchen/Strahlung wird detektiert.

Bei den massenspektrometrischen Verfahren (AMS und Super-SIMS) befindet sich die Probe in der Ionenquelle und die extrahierten Ionen werden direkt detektiert.


Warum Ultraspurenelementanalytik in der Ressourcentechnologieforschung?

Die analytische Geochemie spielt eine Schlüsselrolle beim Verständnis der Bildung von Erzlagerstätten und ihrer Exploration. In den Gesteinen der Erdkruste treten alle natürlich vorkommenden Elemente häufig in äußerst geringen Konzentrationen auf.

Durch natürliche Prozesse kann es zu enormen Anreicherungen und zu einer „Reinigung“ dieser Elemente kommen – es bilden sich geochemische Anomalien und im Extremfall Lagerstätten metallischer und mineralischer Rohstoffe.

Die Suche nach diesen Lagerstätten wird dadurch erschwert, das nahezu jeder geologische, aber auch biologische Prozesse zur ihrer Bildung beitragen können. Die Analyse von Spuren- und Ultraspurenelementen mit unterschiedlichem geochemischen Verhalten hilft uns auf zwei völlig verschiedenen Wegen bei der Lagerstättensuche:

  • Geowissenschaftler entwickeln Modelle der verschiedenen Lagerstättentypen auf Grundlage der chemischen Zusammensetzung der Minerale und Gesteine und ihrer physikalischen Eigenschaften. Die Entzifferung der einzelnen, sich häufig zeitlich und räumlich überlagernden Prozesse, ist nur durch die Analyse des gesamten Elementspektrums, bis hin zu Ultraspurenelementen, möglich, da spezifische Elemente sich jeweils unterschiedlich während des Ablaufs der einzelnen Prozesse verhalten.
  • In den Industrieländern sind die meisten zugänglichen Lagerstätten inzwischen abgebaut, deshalb konzentriert sich die Suche und Erkundung auf verdeckte Vorkommen. Diese verraten sich oftmals nur durch extrem geringe Elementanreicherungen in den Mineralen der überlagernden Gesteine, in sog. geochemischen Halos.

Die Methoden der Gruppe Ionenstrahlanaytik, insbesondere die Ionenstrahlmikrosonde und die Super-SIMS eröffnen neue und interessante Möglichkeiten der (Ultraspuren-)Elementanalyse.