Geology Reference
In-Depth Information
ICP-MS, induktiv gekoppelte Plasma-Massen-
spektrometrie
: Die Probe wird in einer
5000-6000 °C heißen Plasmafackel ionisiert
und dann im Massenspektrometer analysiert.
Einfach ist die Analyse von Probelösungen, die
schlicht in die Plasmafackel eingesprüht wer-
den. Feste Proben können mit Laser-Ablation
verdampft werden. Die Methode der „
laser ab-
lation inductively coupled plasma mass spectro-
metry
“ (Abb. 2.97), auch im Deutschen LA-
ICP-MS abgekürzt, heißt übersetzt etwa: Mas-
senspektrometrie an induktiv gekoppeltem
Plasma, das durch Laserbeschuss einer Probe
gewonnen wurde. Solche Geräte werden sowohl
zur Messung von Isotopen-, als auch von Spu-
renelementverhältnissen eingesetzt, sind aber
nicht so genau wie die folgende Methode, da
mehr Interferenzen zwischen den Atomen und
Ionen während und nach dem Laser-Beschuss
auftreten.
TIMS, Thermionen-Massenspektrometrie
:Hier
wirddieProbe(z.B.SilikateoderOxideo.ä.)
chemisch umgesetzt und die Elemente von In-
teresse in Form von Chloriden oder Nitraten
auf ein Filament aufgebracht. Dieses wird - je
nach Element - auf 900-1800 °C erhitzt und da-
durch wird die Probe teilweise verdampft und
ionisiert. Die dabei entstehenden Ionen werden
dann ins Massenspektrometer geleitet. Da
leichtere Isotope leichter verdampfen, gibt es
eine Isotopenverhältnis-Drift während der
Messung, die korrigiert werden muss. Die Me-
thode ist aber trotzdem geeignet, extrem genau
Isotopenverhältnisse zu bestimmen und sie
wird z. B. für die Messung von Sr-, Nd- und Pb-
Isotopen besonders häufig angewendet.
Im Gegensatz zu den bislang genannten Mas-
senspektrometern, die den Teilchenstrahl nur
mittels eines Magneten fokussieren, sind die
folgenden Geräte deutlich hochauflösender, da
sie eine
Doppelfokussierung
aus Magnet und
Energiefilter haben. Diese technische Fortent-
wicklung erlaubte bis dahin unerreichte Ge-
nauigkeiten.
SHRIMP
,
sensitive high resolution ion micro-
probe
,alsosens tiveHochau lösungs-Ionen-
sonde
: Bei dieser Methode beschießt man eine
Probe mit einem hochenergetischen Ionen-
strahl aus O
-
-oderAr
+
-Ionen. Dadurch werden
Sekundärionen aus der Probenoberfläche he-
rausgeschlagen (und zwar in sehr kleinen Be-
reichen bis hinunter zu etwa 10
m
m), die dann
in einem Massenspektrometer analysiert wer-
den. Diese Methode wird z. B. für die Hochauf-
lösungs-Datierung von einzelnen Wachstums-
zonen von Zirkon benutzt.
SIMS
, Sekundärionen-Massenspektrometrie
:
Diese Methode funktioniert ähnlich wie
SHRIMP, indem die Probe mit O
-
-Ionen be-
schossen wird und die dabei entstehenden Se-
kundärionen analysiert werden. Die genaue
Trennung und Detektion in SHRIMP und SIMS
sind allerdings leicht verschieden und ähneln
in SIMS denen von TIMS. SIMS-Geräte haben
eine sehr hohe Massenauflösung und können
für viele verschiedene Messungen eingesetzt
werden.
AMS, Beschleuniger (englisch
accelerator
)-
Massenspektrometer
: Diese Methode wird ty-
pischerweise für die Messung kosmogener Nu-
klide wie
14
Coder
10
Be eingesetzt (siehe Kapitel
4.8.3.9), da sie extrem hohe Sensitivitäten auf-
weist und diese Nuklide nur in winzigsten
Mengen vorkommen. Im AMS werden Proben-
atome mittels eines primären Ionenstrahls (ty-
pischerweise Cs-Ionen) in negativ geladene Io-
nenoderMoleküleumgesetz .ImMassen-
spektrometer wird der dabei entstehende Io-
nenstrahldannineinenBeschleunigerabge-
lenkt, wo er verschiedene Prozesse durchläuft
und schließlich als positiv geladene Ionen he-
rauskommt. Diese kollidieren im Bereich des
Detektors mit Gasatomen, werden verlangsamt
und dieser Energieverlust ist proportional zu
ihrer Masse. Da dies extrem sensitiv ist, kön-
nen so sehr geringe Massenunterschiede (z. B.
von
Bund
10
Be oder von
14
Nund
14
C) unter-
schieden werden. Das AMS ist das höchstauflö-
sende aller Massenspektrometer und kann
noch ein Atom unter 10
15
anderen Atomen
nachweisen, während beispielsweise TIMS (im-
merhin!) eines aus 10
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schafft.
Gas-Massenspektrometrie
: Gasmassenspektro-
meter analysieren im Gegensatz zu den bisher
10
