Spurenelemente
Erzielte Nachweisgrenzen am Super-SIMS Aufbau an der ETH Zürich, Daten C. Maden, 2003. Eine modifizierte ATOMIKA CS 431 erzeugt einen primären Cs-Strahl mit einer guten Ortsauflösung; der sekundäre Ionenstrahl wird dann in einen 6 MV Tandembeschleuniger geleitet. Die Graphik zeigt sehr eindrucksvoll das Potential der Kombination einer SIMS mit einem Tandembeschleuniger.
Super-SIMS (SIMS = Sekundärionen-Massenspektrometrie) ist eine ultrasensitive analytische Methode für die Bestimmung von stabilen Elementen im Ultraspurenbereich. Dafür wird eine dynamische SIMS mit einer existierenden AMS-Anlage (DREAMS) gekoppelt. Diese Kombination unterdrückt molekularen isobaren Untergrund, während gleichzeitig die Ortsauflösung der SIMS weiter genutzt werden kann.
AMS bestimmt das Verhältnis eines Radionuklides zu einem stabilen Nuklid, während Super-SIMS die Verhältnisse stabiler Isotope messen wird. Dies ist jedoch eine besondere Herausforderung im Ultraspurenbereich, da stabile Isotope in der Natur überall vorkommen wie es bereits von Ida Noddak, 1936, gezeigt wurde.
Jede Matrix wie auch jedes Element ist einen Einzelfall. Die Graphik auf der rechten Seite zeigt als Beispiel die Nachweisgrenzen in einer Siliziummatrix aus der Doktorarbeit von Colin Maden (C. Maden, PhD thesis, ETH Zurich, 2003).
Anwendungen
Der WEEE-Mensch mit einem Gewicht von 3.3 t steht stellvertretend für die Menge an WEEE (Waste of Electrical and Electronic Equipment; Elektro- und Elektronikgeräte-Abfall) die jeder Mensch auf der Erde während seiner Lebenszeit erzeugt.
Metallurgie strategischer Metalle in WEEE. Elektro- und Elektronikgeräte-Abfall (Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE)) enthält inhomogen verteilte kritische Metalle in geringen Konzentrationen. Für eine energieeffiziente Rückgewinnung dieser Materialien, müssen die metallurgischen Prozesse, im Besonderen die Massenbilanz, grundsätzlich verstanden werden. Die Erforschung der ortsaufgelösten Elementverteilungen zwischen Schlacke und metallischen Phasen, teils bis in den Ultraspurenelementbereich, ist ein wichtiger zukünftiger Anwendungsbereich von Super-SIMS.
Herkunftsbestimmung von kritischen Rohstoffen durch chemische Fingerabdrücke. In den letzten Jahren fordern viele nationale wie internationale Vorschriften zertifizierte Nachweise über die Lieferkette eines Produktes. Das Muster von Elementen (oder Isotopen) kann dabei einen eindeutigen Fingerabdruck liefern. Mittels Super-SIMS könnte die Analyse von kritischen Rohstoffen sowie Zwischenprodukten erfolgen. Damit könnte diese Methode in Spezialfällen zur Zertifizierung von Lieferketten dienen. Siehe z. B. das europäische Gesetz Regulation (EU) 2017/821 of the European Parliament and of the Council of 17 May 2017
Geochemische Beziehungen der Hg/I- wie auch Br/Cl- Werte in natürlichem Gold und Pyrit aus dem Barberton Greenstone Belt, Südafrika (aus Altigani et al. 2016)
Fluidchemie – Spiegel der Entstehung von Erzlagerstätten. Fossile hydrothermale erzbildende Lösungen können nicht direkt beprobt werden. Über die Analyse der Halogene (Ultraspurenelementniveau (≤0.01 µg/g) in Mineralen, die mit den Lösungen im Gleichgewicht standen, würde die Rekonstruktion der Prozesse der Entstehung von Erzlagerstätten ermöglicht.
Technical Details
|
Technische Merkmale
Zukünftige Anwendungen
Probenanforderungen
Einschränkungen
|
Super-SIMS Haus ©Oliver Killig |
Nutzer Informationen
Projekte und Kollaborationen
|
Literatur
Grundlagen
|
Eigene Publikatinonen (siehe auch hier)
|
