Polarisationsmikroskopie

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Polarisationsmikroskopie
Methode
Englische Bezeichnung Thin Section Microscopy, Polarization Microscopy
Welche Materialien können gemessen werden? feste Gesteinsproben
Zeitl. Aufwand insgesamt je nach Probe und Zielsetzung (mehrere Minuten, Stunden, Tage, Wochen)
Kosten (f. Dienstleistung) Dünnschliffpräparation (15-80€), abhängig auch von Größe und analysespezifischen Anforderungen
Aufbereitung
Generell mögliche Aufbereitungsarten? Dünnschliffpräparation
Aufbereitungsarten (an LMU)? − abgedeckte (Dünn-) Schliffe
− polierte (Dünn-) Schliffe;
Karbonat- bzw. Sedimentschliffe
Erforderliche Probenmenge abhängig von erwünschter Schliffgröße
Standardgröße petrographischer Dünnschliff: 28 x 48 mm
Zeitl. Aufwand Probenaufbereitung (inkl. Reinigung) je nach Probe und Zielsetzung (mehrere Stunden, Tage)
Messprozedur
Kalibration notwendig ✘ Nein
Administrator notwendig ✘ Nein
Messung = Dienstleistung ✘ Nein
Messung selbständig möglich (nach Einweisung) ✔ Ja, nach einer Einführung in die Polarisationsmikroskopie
Dauer der Messung pro Probe Je nach Probe und Zielsetzung (mehrere Stunden)
Ausgabeformat eigenhändige Aufzeichungen und Skizzen
Digitalfotos (wenn entsprechende Apparatur vorhanden)
Bilder
AA Polarisationsmikroskop LeicaDM750P.jpeg
Polarisationsmikroskop vom Hersteller Leica (Typ DM750 P)

Die Polarisationsmikroskopie ist eine Standardmethode zur optischen Identifizierung von Mineralen und Texturanalyse. Sie ist eine besondere Art der Durchlichtmikroskopie und wird oft auch als Dünnschliffmikroskopie bezeichnet.



Grundprinzip

Die Polarisationsmikroskopie ermöglicht es, feste Gesteinsproben in ihrem bestehenden Aggregatsverband zerstörungsfrei und mit relativ hoher Ortsauflösung zu betrachten. Zum Einen kann somit die mineralogische Zusammensetzung der Probe bestimmt werden, zum Anderen können aus den Gefügemerkmalen, wie Struktur, Textur und Phasenbestand Rückschlüsse auf die abgelaufenen Bildungsprozesse gezogen werden. Die Bestimmung der einzelnen Minerale erfolgt dabei anhand ihrer charakteristischen Eigenschaften, wie Eigenfarbe, Lichtbrechung, Doppelbrechung und Morphologie in verschiedenen Betrachtungsweisen. Ein Dünnschliff einer Gesteinsprobe wird dazu unter einem Polarisationsmikroskop untersucht. Dieses spezielle Durchlicht-Mikroskop arbeitet mit linear polarisiertem Licht, welches mit Hilfe von Polarisationsfolien erzeugt wird. Bei der Betrachtung einer Probe wird deshalb grundsätzlich zwischen der Betrachtung mit einfach polarisiertem Licht im Hellfeld und der Betrachtung mit gekreuzten Polarisatoren (Dunkelfeld) unterschieden. Bei letzterer sind die zwei Polarisatoren im 90° Winkel zueinander orientiert, sodass weitere charakteristische Eigenschaften der Minerale, wie z.B. die Interferenzfarbe in Erscheinung treten. Zusätzlich zum „normalen“ orthoskopischen Strahlengang gibt es noch die konoskopische Betrachtung zur Identifizierung der Indikatrix, der Schnittlage und des optischen Charakters der Minerale. Eine umfassende Beschreibung des Mikroskop-Aufbaus, sowie eine Anleitung zur Polarisationsmikroskopie und Dünnschliff-Beschreibung gibt es auch in den GEOWiki@LMU Tutorien.

Spezielle Anforderungen an die Probennahme und –aufbereitung, Reinigung

Fehlerquellen

  • Dünnschliffpräparation, z.B.
    • Dicke des Dünnschliffes (sollte normalerweise 25µm betragen)
    • Veränderung der Oberflächenstruktur durch mechanische Bearbeitung (z.B. Risse, verändertes Chagrin durch schlechte Politur)
  • Erfahrung bei der Beschreibung und Auswertung von Dünnschliffen
  • Vertauschen von Ober- und Unterseite beim Platzieren des Dünnschliffes auf dem Objekttisch
  • Fehleinstellungen am Mikroskop, z.B.
    • Ausrichtung der Polarisatoren
    • Zentrierung von Kondensor und Objektiven

Auswertung

  • Dünnschliffbeschreibung mit eigenständigen Aufzeichnungen. Ein Tutorium zur Polarisationsmikroskopie mit Hinweisen zur Dünnschliff-Beschreibung und Erläuterung der verwendeten Fachbegriffe gibt es bei den GEOWiki@LMU Tutorien
  • Interferenzfarbtafel nach Michel-Lévy, Nachschlagewerke für Mineraleigenschaften (z.B. Tröger)
  • Bestimmung des Modalgehalts von Mineralen mithilfe eines Punktzählwerks

Probenaufbewahrung/Transport

Die sehr fragilen Dünnschliffe sollten nach Möglichkeit in einem geordneten Gefäß (Setzkasten oder Plastikbehälter) aufbewahrt werden. Beim Transport müssen die Dünnschliffe besonders stoß- und sturzsicher verpackt werden. Das Mikroskop sollte bei der Aufbewahrung stets durch eine Plastikabdeckung vor Staub geschützt werden.

Vor- und Nachteile

+ zerstörungsfreie Methode
+ Betrachtung und Beschreibung des Gefüges möglich
+ relativ schnell und günstig im Vergleich zu anderen Methoden
+ keine Software oder weitere technische Hilfsmittel nötig

- chemische Zusammensetzung komplexer Mischphasen nur eingeschränkt bestimmbar
- Bestimmung einzelner Phasen bei zu starker Feinkörnigkeit nicht mehr möglich (häufig bei Vulkaniten)
- Beschreibung und Auswertung stark von Erfahrung und evtl. Farbwahrnehmung abhängig

Einsatzbereiche

Standardmethode in der Petrologie zur kristalloptischen Analyse von Mineralen, Gesteinen und deren Gefüge. Einsatzbereiche in Industrie, z.B. Mikroskopie von Baustoffen wie Zement, Beton, Naturstein, Schadensanalyse.

Ausstattung an der LMU

  • Mikroskopie-Raum des Lehrstuhls Geologie, Lusienstr. 37 (Ansprechpartnerin: Claudia Trepman)
  • Mikroskopie-Raum des Lehrstuhls Mineralogie, Theresienstr. 41 (Ansprechpartner: Thomas Kunzmann)

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Referenzen

Tröger, W.E. (1982): Tabellen zur optischen Bestimmung der gesteinsbildenden Minerale. Schweizerbart´sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart

Raith, M.M., Raase, P., Reinhardt, J. (2011): Leitfaden zur Dünnschliffmikroskopie

Stosch, H.-G. (2009): Skript zur Kristalloptik II – Mineralmikroskopie

Lehrveranstaltungen

  • Exercise Rheology
  • Petrology
  • Seminar Advanced Deformation And Transformation

B.Sc. Geowissenschaften:

M.Sc. Geology:

M.Sc. Geomaterialien und Geochemie:

Autor:innen

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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Carina Poetsch, Lina Seybold