Mikrosondentechnik

Mikrosondentechnikensind Teil der physikalischen und analytischen Chemie. Diese Techniken sind sehr empfindlich und haben Anwendungen in der Geologie , Archäologie, Biologie, Medizin und Materialwissenschaften. Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA ) ist die am häufigsten verwendete Tool für geochemische Analyse -und Imaging- Mikrometer - Größe Mengen Glas und Kristalle. Quantitative ESMA- Analyse ist die am häufigsten verwendete Methode für kleine chemische Analyse von geologischen Materialien . EPMA ist auch allgemein zur Analyse von synthetischen Materialien, z. B. optische Scheiben , dünne Filme , Mikroschaltungen , Halbleiter -und supraleitenden Keramik. Elektronenstrahlmikroanalyse

Elektronenmikroanalyse ( EMPA) , von R. Castaing in Paris im Jahr 1950 entwickelt wurde, ist für die Beurteilung der chemischen Zusammensetzung der winzigen Mengen von Feststoffen ohne sie zu zerstören verwendet . Eine Elektronenmikrosondebasiert auf dem Prinzip , dass, wenn ein festes Material durch einen beschleunigten und fokussierten Elektronenstrahl bombardiert wird, hat das einfallende Elektronenstrahl ausreichender Energie, um Material und Energie aus der Probe freizusetzen basiert. Die Mikrostrahl Gerät verwendet einen hochenergetischen fokussierten Strahl von Elektronen. Dieser Strahl erzeugt Röntgenstrahlen, die Kennlinie des Elements in einer Probe so klein wie 3 Mikrometer breit sind . Die Röntgenstrahlen erzeugt werden, durch Analyse -Kristallen gebeugt und unter Verwendung von Gas - Strömung und abgedichtet proportional Detektoren gezählt. Wissenschaftler bestimmen dann die chemische Zusammensetzung durch den Vergleich der Intensität der Röntgenstrahlen , die von bekannten Zusammensetzungen mit denen von unbekannten Materialien und die Korrektur für die Auswirkungen der Absorption und Fluoreszenz in der Probe.
Anwendungen

ESMA ist die ideale Wahl für die Analyse einzelner Phasen in magmatischen und metamorphen Mineralien, für Materialien, die in Größe oder wertvoll oder einzigartig (zB Vulkanglas , Meteoriten Matrix , archäologische Artefakte ) klein sind. Von großem Interesse bei der Analyse von geologischen Materialien sind Sekundär-und Rückstreuelektronen , die nützlich für die Abbildung einer Oberfläche oder erhalten eine durchschnittliche Zusammensetzung des Materials .
Einrichtung und Technik

festen Materialien analysieren mit ESMA , flach, brauchen Schliff vorbereitet werden. In einer Elektronenstrahl -Mikrosonde ist der Brennpunkt auf der Probe durch einen schmalen Strahl von Elektronen , spannende sekundären Röntgenstrahlen beschossen. Das Röntgenspektrum für jedes Element besteht aus einer kleinen Anzahl von spezifischen Wellenlängen. Die Elektronenstrahl-Mikrosonde besteht aus einer Elektronenkanone und ein System der elektromagnetischen Linsen für die Herstellung von einem fokussierten Elektronenstrahl -, Scan- Spulen, die der Strahl auf einer Fläche von der Probe , einem Probentisch mit XYZ -Bewegung, ein Erfassungssystem von Festkörper rastern lassen Detektoren in der Nähe der Probe und /oder Wellenlänge Spektrometer und oft ein Lichtmikroskop zum Betrachten der Probe . Zum Detektieren und Quantifizieren des Spektrums sekundären Röntgenstrahlen die Probe emittiert werden zwei Verfahren verwendet : Wellenlänge Erkennung ( WDS ) mit einem Beugungskristall, um die charakteristischen Röntgenpeaks und Energiedetektor (EDS ) zu isolieren , unter Verwendung eines Fest Körperdetektor , der zwischen den Energien der einfallenden Photonen unterscheidet .
Vorteile

der Hauptvorteil der ESMA ist die Fähigkeit, präzise zu erwerben , analysiert quantitative Element am Spotgrößen so klein als einige Mikrometer . Die Elektronenoptik einer ESMA- Setup ermöglichen Bilder mit höherer Auflösung zu verwenden als für sichtbares Licht gesehen Optik erzielt werden. EPMA-Analyse ist nicht destruktiv , so dass Röntgenstrahlen durch Elektronen- Wechselwirkung erzeugt werden, nicht um einen Volumenverlust der Probe führen . Somit ist es möglich, die gleichen Materialien erneut analysieren . Die räumliche Umfang der Analyse , zusammen mit der Fähigkeit, detaillierte Bilder zu erzeugen, ist es möglich, geologischen Materialien in situ zu analysieren und zu lösen komplexe chemische Variation innerhalb einzelner Phasen .