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Die Kathodolumineszenz (eng. Cathodoluminescence) ist eine Sonderform der klassischen Lumineszenz. | Die Kathodolumineszenz (eng. Cathodoluminescence) ist eine Sonderform der klassischen Lumineszenz. | ||
In der spektroskopischen Technik findet die KL breite Anwendungsbereiche. | In der spektroskopischen Technik findet die KL breite Anwendungsbereiche. | ||
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==Grundprinzip== | ==Grundprinzip== | ||
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==Spezielle Anforderungen an die Probennahme und –aufbereitung, Reinigung== | ==Spezielle Anforderungen an die Probennahme und –aufbereitung, Reinigung== | ||
<ul> | <ul> | ||
<li> der bei der Präparation verwendete Kleber muss hitzebeständig sein | <li>der bei der Präparation verwendete Kleber muss hitzebeständig sein</li> | ||
<li> glatte Oberflächen von Vorteil bei An- und Dünnschliffen | <li>glatte Oberflächen von Vorteil bei An- und Dünnschliffen</li> | ||
<li> Probe muss so groß sein, dass ein repräsentativer Teil gemessen werden kann oder daraus ein Dünnschliff hergestellt werden kann | <li>Probe muss so groß sein, dass ein repräsentativer Teil gemessen werden kann oder daraus ein Dünnschliff hergestellt werden kann</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
==Fehlerquellen== | ==Fehlerquellen== | ||
Es können sehr viele Fehler bei der Messung entstehen, wenn unsauber gearbeitet wird oder die genaue Messmethode nicht verstanden wurde. Man kann neben einer ausführlichen Literaturrecherche auch den Gerätebetreuer um Hilfe bitten um grobe Fehler zu vermeiden.Neben den Ionen können auch die Eigenschaften der Probe oder die Arbeitsbedingungen der Elektronenquelle die Farbe und Intensität der Lumineszenz verändern. | Es können sehr viele Fehler bei der Messung entstehen, wenn unsauber gearbeitet wird oder die genaue Messmethode nicht verstanden wurde. Man kann neben einer ausführlichen Literaturrecherche auch den Gerätebetreuer um Hilfe bitten um grobe Fehler zu vermeiden.Neben den Ionen können auch die Eigenschaften der Probe oder die Arbeitsbedingungen der Elektronenquelle die Farbe und Intensität der Lumineszenz verändern. | ||
===Bei der Aufbereitung=== | |||
<ul> | <ul> | ||
<li>Kontamination der Probe | <li>Kontamination der Probe</li> | ||
<li>Auswahl einer nicht repräsentativen Probe | <li>Auswahl einer nicht repräsentativen Probe</li> | ||
<li>fehlende oder falsche Bedampfung (Kohlenstoff- oder Goldbedampfung); ACHTUNG: bei langer Lagerung oder hoher Beanspruchung beim Transport kann die Bedampfungsschicht Schaden nehmen | <li>fehlende oder falsche Bedampfung (Kohlenstoff- oder Goldbedampfung); ACHTUNG: bei langer Lagerung oder hoher Beanspruchung beim Transport kann die Bedampfungsschicht Schaden nehmen</li> | ||
<li>Chromatische Fehler durch das Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl (Kippung in einem Neigungswinkel ungleich 90°) | <li>Chromatische Fehler durch das Bestrahlen mit dem Elektronenstrahl (Kippung in einem Neigungswinkel ungleich 90°)</li> | ||
<li>Dünnschliff sollte parallel sein und keinen Keil darstellen, deshalb muss die Probe optimal geschliffen und poliert sein (Check im Auflichtmikroskop) | <li>Dünnschliff sollte parallel sein und keinen Keil darstellen, deshalb muss die Probe optimal geschliffen und poliert sein (Check im Auflichtmikroskop)</li> | ||
<li>inkorrektes Einlegen der Probe in das REM | <li>inkorrektes Einlegen der Probe in das REM</li> | ||
<li>Fehler durch den Kleber; ACHTUNG: wenn der Elektronenstrahl zu lange auf die Probe gelenkt wird verdampft der Kleber und verdreckt anschließend die Säule | <li>Fehler durch den Kleber; ACHTUNG: wenn der Elektronenstrahl zu lange auf die Probe gelenkt wird verdampft der Kleber und verdreckt anschließend die Säule</li> | ||
<li>Verwendung von zu viel Leitsilber - ggf. Cu- oder C-Band verwenden | <li>Verwendung von zu viel Leitsilber - ggf. Cu- oder C-Band verwenden</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
===Bei der chemischen Analytik=== | |||
Die Intensität hängt von bestimmten Ionen im Mineral ab: | Die Intensität hängt von bestimmten Ionen im Mineral ab: | ||
<ul> | <ul> | ||
<li>1. Aktivator-Ionen: Ionen mit Kristallbaufehlern oder Verunreinigungen wie z.B. Mn2+, SEE unterdrücken die Emission | <li>1. Aktivator-Ionen: Ionen mit Kristallbaufehlern oder Verunreinigungen wie z.B. Mn2+, SEE unterdrücken die Emission</li> | ||
<li> 2. Unterdrücker-Ionen: Die Energie des Elektronenstrahls wird durch z.B. Ti3+ absorbiert und die Lumineszenz wird schwächer | <li> 2. Unterdrücker-Ionen: Die Energie des Elektronenstrahls wird durch z.B. Ti3+ absorbiert und die Lumineszenz wird schwächer</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
===Bei der Aufbewahrung/ Transport=== | |||
<ul> | <ul> | ||
<li>Beschädigung der Bedampfung (Verwendung eines Präparatekastens für Dünnschliffe) | <li>Beschädigung der Bedampfung (Verwendung eines Präparatekastens für Dünnschliffe)</li> | ||
<li>keine Fingerabdrücke und Staub auf der Probe | <li>keine Fingerabdrücke und Staub auf der Probe</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
==Vorteile== | ==Vorteile== | ||
<ul> | <ul> | ||
<li> die Intensität des Elektronenstrahl bei der KL ist sehr hoch und präzise kontrollierbar. Dadurch können auch schwach lumineszierende Materialien zum Leuchten angeregt werden. | <li> die Intensität des Elektronenstrahl bei der KL ist sehr hoch und präzise kontrollierbar. Dadurch können auch schwach lumineszierende Materialien zum Leuchten angeregt werden.</li> | ||
<li> Mikrostrukturen leicht bestimmbar | <li> Mikrostrukturen leicht bestimmbar</li> | ||
<li> schnelle Methode und effizient | <li> schnelle Methode und effizient</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
==Auswertung== | ==Auswertung== | ||
Es gibt zwei Arten von Kathodolumineszenzmikroskopen | Es gibt zwei Arten von Kathodolumineszenzmikroskopen | ||
<ul> | <ul> | ||
<li>Kalte Kathode: Elektronenstrahl wird durch Gasentladungsröhre erzeugt | <li>Kalte Kathode: Elektronenstrahl wird durch Gasentladungsröhre erzeugt</li> | ||
<li>Glühkathode: Elektronenstrahl wird von einem glühenden Wolframdraht beschleunigt | <li>Glühkathode: Elektronenstrahl wird von einem glühenden Wolframdraht beschleunigt</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
Meistens werden Halbleiter, polierte Dünnschliffe und Festkörperproben anhand verschiedener Eigenschaften analysiert. | Meistens werden Halbleiter, polierte Dünnschliffe und Festkörperproben anhand verschiedener Eigenschaften analysiert. | ||
Zum Beispiel: | |||
<ul> | <ul> | ||
<li>Mikrostrukturen (z.B. Zonierung) | <li>Mikrostrukturen (z.B. Zonierung)</li> | ||
<li>Lagerstättengenese | <li>Lagerstättengenese</li> | ||
<li> Messung stabiler Isotope in Fossilien | <li> Messung stabiler Isotope in Fossilien</li> | ||
<li>Charakterisierung hydrothermaler Alteration | <li>Charakterisierung hydrothermaler Alteration</li> | ||
<li>Bandlücken | <li>Bandlücken</li> | ||
<li>Materialkomposition | <li>Materialkomposition</li> | ||
<li>Quantisierte Zustände | <li>Quantisierte Zustände</li> | ||
<li>Kristalldefekte | <li>Kristalldefekte</li> | ||
<li>Dotierung | <li>Dotierung</li> | ||
<li>Spannungszustände | <li>Spannungszustände</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
==Einsatzbereiche== | ==Einsatzbereiche== | ||
Die Kathodolumineszenz ist eine einfache Methode, schnelle Ergebnisse zu erlangen. Durch die Kombinationsmöglichkeit mit einem SEM können scharf aufgelöste Bilder aufgenommen werden und die Strukturen innerhalb der Kristalle werden sichtbar. | Die Kathodolumineszenz ist eine einfache Methode, schnelle Ergebnisse zu erlangen. Durch die Kombinationsmöglichkeit mit einem SEM können scharf aufgelöste Bilder aufgenommen werden und die Strukturen innerhalb der Kristalle werden sichtbar. | ||
Aufgrund dieser Charakteristika findet die KL breitgefächerte Anwendung. Hier werden einige Bereiche aufgelistet: | Aufgrund dieser Charakteristika findet die KL breitgefächerte Anwendung. Hier werden einige Bereiche aufgelistet: | ||
<ul> | <ul> | ||
<li>Die Geologie, Mineralogie und die Materialwissenschaften verwenden KL als Zusatztool für das REM um Internstruktruren von Kristallen und Mineralen zu charakterisieren | <li>Die Geologie, Mineralogie und die Materialwissenschaften verwenden KL als Zusatztool für das REM um Internstruktruren von Kristallen und Mineralen zu charakterisieren</li> | ||
<li>Standardmethode für die Analyse der Realstruktur und Kristallchemie von Festkörpern | <li>Standardmethode für die Analyse der Realstruktur und Kristallchemie von Festkörpern</li> | ||
<li>Mikrostrukturelle Charakterisierung von Gesteinen | <li>Mikrostrukturelle Charakterisierung von Gesteinen</li> | ||
<li>Analyse von Quarzzementen (Zonarbau) | <li>Analyse von Quarzzementen (Zonarbau)</li> | ||
<li>Analyse von Karbonatzementen (Bildungsmilieu anhand von Geisterstrukturen [Ehemalige Dolomitkomponenten oder Gitterfehler] erforschen) | <li>Analyse von Karbonatzementen (Bildungsmilieu anhand von Geisterstrukturen [Ehemalige Dolomitkomponenten oder Gitterfehler] erforschen)</li> | ||
<li>Fossilanalyse über die Qualität von Schalen (zur anschließenden Messung stabilder Isotope) | <li>Fossilanalyse über die Qualität von Schalen (zur anschließenden Messung stabilder Isotope)</li> | ||
</ul> | </ul> | ||
==Probenaufbereitung== | ==Probenaufbereitung== | ||
{| class="wikitable" style="margin-right: auto; margin-left: auto; text-align:center;" | {| class="wikitable" style="margin-right: auto; margin-left: auto; text-align:center;" | ||
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==Ausstattung an der LMU== | |||
https://www.geologie.geowissenschaften.uni-muenchen.de/einrichtungen/raster/index.html | https://www.geologie.geowissenschaften.uni-muenchen.de/einrichtungen/raster/index.html | ||
==Lehrveranstaltungen an der LMU== | |||
[[Analytische Methoden (Lehrveranstaltung)|Analytische Methoden]] | [[Analytische Methoden (Lehrveranstaltung)|Analytische Methoden]] | ||
==Literatur== | |||
*Pavicevic M.K., Amthauer G. (2000): Mikroskopische, analytische und massenspektrometrische Methoden, „Physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften“. - Stuttgart (Schweizerbart´sche Verlagsbuchhandlung). | *Pavicevic M.K., Amthauer G. (2000): Mikroskopische, analytische und massenspektrometrische Methoden, „Physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften“. - Stuttgart (Schweizerbart´sche Verlagsbuchhandlung). | ||
*Reimer L. & Pfefferkorn G. (1973): Rasterelektronenmikroskopie. – Berlin-Heidelberg (Springer). | *Reimer L. & Pfefferkorn G. (1973): Rasterelektronenmikroskopie. – Berlin-Heidelberg (Springer). | ||
==Literatur== | |||
<references /> | |||
==AutorInnen== | ==AutorInnen== | ||
{{Autor|1=Theresa Mond | {{Autor|1=Theresa Mond}} | ||
}} | |||
[[Kategorie:Analytik Methoden]] | [[Kategorie:Analytik Methoden]] | ||
[[Kategorie:Analytik Methoden nach Analysemethode]] | [[Kategorie:Analytik Methoden nach Analysemethode]] | ||
[[Kategorie:Spektroskopische Methoden]] | [[Kategorie:Spektroskopische Methoden]] |