Analyse leichter Elemente mittels Kernreaktionsanalyse an der Ionenstrahlmikrosonde

Die Entwicklung von neuen Analysemethoden ist eine Kernaufgabe des Helmholtz-Institutes Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF). Die Methoden dienen der Bewertung und Verbesserung von Technologien zur Erkundung, Gewinnung, Nutzung und Recycling von Rohstoffen entlang der Wertschöpfungskette. Ein etabliertes Verfahren der chemischen Analyse mittels Ionenstrahlen ist die simultane Anwendung verschiedener Methoden wie Rutherford-Rückstreu-Spektrometrie (RBS = Rutherford Backscattering Spectrometry), teilchen-induzierte Röntgen- und Gamma-Emission (PIXE = Particle-Induced X-ray Emission & PIGE = Particle-Induced Gamma Emission) und Kernreaktionsanalyse (NRA = Nuclear Reaction Analysis). Das HIF - in Zusammenarbeit mit dem Ionenstrahlzentrum des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf – führt derartige Messungen mit einem fokussierten Ionenmikrostrahl mit einer lateralen Auflösung von bis zu 3 x 3 µm² durch. Derzeitiger Schwerpunkt dieser Arbeiten ist die quantitative Analyse von Lithium, Bor und Fluor in Mineralen und Erzen. Die isotopensensitive Messung solch leichter Elemente gelingt durch PIGE und NRA. Hierbei werden durch die beschleunigten Projektilionen Kernreaktionen mit den Atomen der Probe induziert und deren Reaktionsprodukte (Photonen bzw. massive Teilchen) detektiert. Ergebnisse der Analyse geeigneter Kernreaktionen gestatten die Darstellung der Elementverteilung in Aufbereitungsprodukten des Lithiumbergbaus, aber auch in hochsensiblen Kunst- und Kulturgutproben.