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Mikroanalyse von Rohstoffen: Posterpreis für Doktorandin

Meldung vom 20. September 2017

Mit einem Preis für das beste Poster ist Haosheng Wu, Doktorandin am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF), von der 21. Internationalen Konferenz für Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) zurückgekehrt. Auf der Tagung, die vom 10. bis 15. September 2017 in Krakau, Polen, stattfand, treffen sich Wissenschaftler und Industrievertreter, um Ergebnisse und Ideen auf dem Gebiet der SIMS und verwandter Methoden auszutauschen.

Haosheng Wu

Haosheng Wu.

SIMS ist eine der wichtigsten mikroanalytischen Methoden und wird eingesetzt, um die Konzentration von Spurenelementen in sehr kleinen Probemengen zu bestimmen. Das Verfahren verstärkt für die Rohstoffanalytik einsetzbar zu machen, ist das Ziel von Haosheng Wu. Sie studierte Chemieingenieurwesen und kam 2015 zum HIF. Hier gehört sie zum Team der Aufbereitung, kooperiert aber eng mit der Gruppe Ionenstrahlanalytik, die – in Zusammenarbeit mit dem Ionenstrahlzentrum am HZDR – analytische Methoden für viele unterschiedliche Forschungsbereiche entwickelt und nutzt, unter anderem eine SIMS-Anlage.

Pfadfinder-Elemente

Um die Metallgehalte in einem Erz zu bestimmen, verwenden Forscher hoch komplexe, elektronische Geräte wie die SIMS-Anlage.

Foto: HZDR/Oliver Killig

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Die Doktorandin arbeitet an neuen Referenzmaterialien, die wichtig sind, um die Ergebnisse von SIMS-Messungen auswerten zu können. Auf dem Gebiet der Halbleiteranalytik wird häufig die Ionenimplantation zur Herstellung dieser Materialien genutzt, für die Analyse von Rohstoffen ist dies allerdings noch nicht verbreitet. Haosheng Wu nutzte nun die sogenannte Multienergie-Ionenimplantation, um ein neues Referenzmaterial herzustellen. Dazu reicherte sie Siliziumdioxid (Quarzglas) mit einer gleichmäßig niedrigen und genau bekannten Konzentration von Titanionen an. „Bisher wird diese Methode selten angewendet oder die damit erzielten Ergebnisse werden kaum publiziert. Es ist uns nun gelungen, das neue Material zu quantifizieren. Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend, jedoch gibt es noch mehr Forschungsbedarf“, erklärt Haosheng Wu.

Ionenstrahlanalyse für optimierte Erzaufbereitung

Ein Schwerpunkt ihrer Doktorarbeit wird es sein, die Oberflächeneigenschaften von Kassiterit, einem wichtigen Zinnerz, zu charakterisieren. Diese Merkmale werden durch die Zusammensetzung von Spurenelementen in dem Mineral bestimmt und wirken sich auf die Gewinnung des Wertstoffs durch Flotationsprozesse aus. Um mittels SIMS untersuchen zu können, wieviel Kassiterit gewonnen werden kann, will Haosheng Wu eigene Referenzmaterialien herstellen.

Während das Spektrum der Konferenz von organischen und biologischen Stoffen bis hin zu Halbleitern, Metallen und Nanomaterialien reichte, ist Haosheng Wu die einzige Posterpreisträgerin auf dem Gebiet der nicht-biologischen SIMS-Forschung. „Der Preis ist eine echte Überraschung und zeigt das große Interesse an unserer Forschung. Wir sind sehr stolz darauf“, sagt die Doktorandin.


Wie SIMS funktioniert:

Zunächst werden Ionen im Vakuum auf die Oberfläche einer polierten Probe geschossen. Dabei wird von dieser Oberfläche Material abgetragen, das teilweise wieder ionisiert ist. Diese Sekundärionen untersucht man im Massenspektrometer. Die erreichte Nachweisgenauigkeit: Unter zwanzig Millionen Atomen findet das SIMS ein einzelnes heraus. Damit lassen sich beispielsweise winzigste Spuren von seltenen Metallen bestimmen, mit denen die Entstehung von Lagerstätten erforscht werden kann. Diese Information hilft bei der Findung neuer Rohstoffvorkommen.


Kontakt:

Wu, Haosheng