Westfälische Wilhelms-Universität
Münster
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Institut für Planetologie Wilhelm-Klemmstrasse 10 48149 Münster Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Tilman Spohn |
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Fax: (0251) 83-36301 e-mail: ifp@uni-muenster.de www: http://ifp.uni-muenster.de/ |
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Forschungsschwerpunkte 2001 - 2002 Fachbereich 14 - Geowissenschaften
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PIXE-Analytik interplanetarer Staubteilchen
Der
Schwerpunkt unserer Arbeit an der Heidelberger Protonenmikrosonde war, die Techniken
PIXE, RBS und
STIM für die quantitative und zerstörungsfreie Bestimmung der Neben- und
Spurenelementgehalte in Mikrobereichen (fast) beliebigen Probenmaterials weiterzuentwickeln.
Die
Verbesserungen resultierten in einer deutlichen Erhöhung der Empfindlichkeit und
gleichzeitig in einer
signifikanten Verkleinerung des Protonenstrahlflecks auf bis zu 0.6 µm. Mit einer neuen
Methode lassen
sich ohne die bisherigen Beschränkungen und Vorgaben Verteilungbilder erhalten und
die
Konzentrationen (fast) beliebiger Elemente in Mikrobereichen messen. Mit dem neuen
Pixelmode wird
nun nach erfolgter Messung für eine beliebig geformte Probenfläche die
Elementzusammensetzung bestimmt. Der Pixelmode erlaubt ebenfalls erstmals, die
unvermeidbare
Bewegung der Probe relativ zum Strahlfleck zu korrigieren, die sog. Shiftkorrektur. Als
erste
Anwendung dieser neuen Möglichkeiten wurden einzelne Mikro-Minerale in
interplanetaren
Staubteilchen (IDPs) analysiert. Mit der verbesserten Analysemethode wurden drei IDPs
erfolgreich
untersucht, was an einem Beispiel demonstriert werden soll: Ein Olivinkörnchen im
einem IDP hat eine
Oberflächendimension von 2.8 x 2.1 µm2 und
eine - mit
RBS bestimmte - Flächendichte von 113 µg/cm2, was
einer Dicke von
0.7 µm entspricht. In dieser "Winzigkeit" von 43 fg Probenmaterial wurde
zerstörungsfrei die Anwesenheit von 3.7 Millionen Zink-Atomen mit
einer Genauigkeit
von 30% nachgewiesen! Dabei hat sich die Probe während der 8-stündigen
Meßzeit um ca.
10 µm relativ zum Protonenstrahlfleck bewegt. Nun können mit dem
kombinierten Einsatz
aller Komponenten der Protonenmikrosonde, PIXE, RBS und STIM, die Verteilung und
quantitativ die
Konzentration der Spurenelemente in einzelnen Mineralen eines interplanetaren Staubteilchens
bestimmt
werden. Diese Ergebnisse stellen eine wesentliche Ergänzung zu bereits vorhandenen
SEM-EDX und
TOF-SIMS Ergebnissen dar. Es muß allerdings betont werden, daß bisher eine
gemeinsame
Interpretation der PIXE, SEM und TOF-SIMS-Daten durch die sehr unterschiedlichen
Informationstiefen
erschwert ist. Erst danach ist eine umfassende kosmochemische Interpretation aller
Analysen
einzelner IDPs und damit die Aufklärung ihrer Geschichte möglich. Es wird
erwartet, daß
die Mikro-Mineralchemie von asteriodalen und kometaren Staubteilchen wegen der
unterschiedlichen
Temperaturverläufe in unterschiedlichen Regionen des frühen Sonnensystems
unterschiedlich ist.
Wenn es gelingt, kometare IDPs eindeutig als solche zu identifizieren, ist erstmals der direkte
Zugriff zu den
Materialien, zu den Umweltbedingungen und zu den Prozessen im äußeren und
frühen
Solarnebel möglich.
Drittmittelgeber: Beteiligte Wissenschaftler: Veröffentlichungen: |
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