Elektronenmikrosonde und Mikroanalyse

Die Elektronenstrahl-Mikroanalyse misst die chemische Zusammensetzung von Mineralien in situ im Mikrometerbereich durch den Nachweis der von ihnen emittierten charakteristischen Röntgenstrahlen.

Definition

Die Gesamtheit der Elektronenstrahltechniken, hauptsächlich die Elektronenmikrosonde und das Rasterelektronenmikroskop, die zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung und zur Abbildung der Mikrotextur von Mineralien im Mikrometerbereich eingesetzt werden.

Scope

Dieses Thema behandelt die Elektronenmikrosonde (EPMA) und das Rasterelektronenmikroskop (REM), die Erzeugung charakteristischer Röntgenstrahlen unter Elektronenbeschuss, die wellenlängen- und energiedispersive Spektrometrie, die quantitative Analyse mit Matrixkorrekturen und die Bildgebung mittels rückgestreuter und sekundärer Elektronen. Es ist die primäre Methode zur Gewinnung quantitativer Mineralchemie.

Core questions

• Wie erzeugt ein Elektronenstrahl charakteristische Röntgenstrahlen in einem Mineral?
• Wie unterscheiden sich wellenlängen- und energiedispersive Spektrometer?
• Wie werden Matrixkorrekturen verwendet, um quantitative Konzentrationen zu erhalten?
• Was verraten rückgestreute Elektronenbilder über die Zusammensetzung?

Key theories

Erzeugung und Quantifizierung charakteristischer Röntgenstrahlen

Ein Elektronenstrahl stößt Elektronen aus inneren Schalen aus, und die resultierenden charakteristischen Röntgenstrahlen identifizieren Elemente und liefern nach Korrektur von Ordnungszahl-, Absorptions- und Fluoreszenzeffekten quantitative Konzentrationen von Mineralbestandteilen.

Kompositionelle Bildgebung

Die Intensität der rückgestreuten Elektronen nimmt mit der mittleren Ordnungszahl zu, sodass Bilder die Zusammensetzungsvariationen und Zonierungen innerhalb von Körnern abbilden und quantitative Punktanalysen leiten.

Clinical relevance

Die quantitative Mikroanalyse ist die Grundlage der Geothermobarometrie, der Untersuchung von Zusammensetzungszonierung und Diffusion, der Mineralidentifizierung winziger Phasen und der Erzcharakterisierung, was sie zu einem der am häufigsten verwendeten Analysewerkzeuge in den Geowissenschaften macht.

History

Raymond Castaing baute und beschrieb in den frühen 1950er Jahren die erste Elektronenmikrosonde und etablierte damit die quantitative In-situ-Chemische Analyse; die folgenden Jahrzehnte brachten energiedispersive Detektoren, automatisierte Korrekturverfahren und kombinierte REM-Bildgebung, die die Mikroanalyse in der Geologie routinemäßig machten.

Key figures

• Raymond Castaing
• Joseph I. Goldstein
• S. J. B. Reed

Seminal works

• reed2005
• goldstein2018

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen dem REM und der Elektronenmikrosonde?

Beide verwenden einen Elektronenstrahl, aber das REM ist für hochauflösende Bildgebung optimiert, während die Elektronenmikrosonde für genaue quantitative chemische Analysen optimiert ist, typischerweise mit wellenlängendispersiven Spektrometern.

Zerstört die Elektronenmikrosondenanalyse die Probe?

Sie ist im Maßstab eines polierten Dünnschliffs im Wesentlichen zerstörungsfrei; der fokussierte Strahl kann bei strahlempfindlichen Mineralien geringfügige lokale Schäden verursachen, lässt die Probe aber für weitere Untersuchungen intakt.