Ein Elektronenstrahl-Mikroanalysator vom Typ „Microscan“ der Firma Cambridge Scientific Instrument Company, basierend auf einem Entwurf von Peter Duncumb und David Melford . [ 1 ] Dieses Modell befindet sich im Cambridge Museum of Technology.

Die Elektronenstrahl-Mikroanalyse ( EPMA ), auch bekannt als Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalyse , Elektronenmikrosondenanalyse ( EMPA ) oder Elektronenstrahlanalyse ( EPA ), ist ein mikroanalytisches und bildgebendes Verfahren zur zerstörungsfreien Bestimmung der chemischen Elementzusammensetzung kleiner Volumina fester Materialien. Das für dieses Verfahren verwendete Gerät wird als Elektronenstrahl-Mikroanalysator (ebenfalls abgekürzt EPMA) bezeichnet und oft kurz als Elektronenmikrosonde (EMP) oder Elektronenstrahlsonde (EP) bezeichnet.

Bei der Elektronenstrahlmikroanalyse (EPMA) wird die Probe mit einem hochenergetischen Elektronenstrahl beschossen , der anschließend Röntgenstrahlung emittiert . Die emittierten Röntgenwellenlängen sind charakteristisch für bestimmte chemische Elemente und werden mittels Röntgenspektroskopie analysiert . Dasselbe Prinzip wird auch bei der wellenlängen- oder energiedispersiven Röntgenspektroskopie (WDX, EDX) angewendet, die häufig in Rasterelektronenmikroskopen (REM) zum Einsatz kommt . Die EPMA zeichnet sich jedoch durch einen festen Elektronenstrahl anstelle eines abtastenden aus und wird primär zur Elementanalyse und weniger zur Bildgebung eingesetzt.

Prinzipien

Eine Elektronenkanone erzeugt einen Elektronenstrahl, der mithilfe magnetischer Linsen auf die Probe fokussiert wird , ähnlich wie in einem Rasterelektronenmikroskop (REM). Ein wesentlicher Unterschied zum REM besteht jedoch darin, dass der Elektronenstrahl fixiert ist und nicht rasterförmig abgetastet wird. Dadurch lassen sich keine rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen erzeugen . Der Elektronenstrahl weist eine deutlich höhere Stromstärke als in einem REM üblich auf und wird mithilfe eines speziellen Strahlstabilisierungssystems hochstabilisiert und fokussiert. Dies ermöglicht es den Elektronen, tiefer in die Probe einzudringen und charakteristische Röntgenstrahlung mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis zu erzeugen .

Das charakteristische Röntgensignal wird typischerweise mit einem oder mehreren wellenlängendispersiven Röntgenspektrometern (WDS) analysiert. Diese verwenden ein schwenkbares Kristallgoniometer, um den Winkel relativ zur Kristalloberfläche zu bestimmen, unter dem der Beugungspeak erster Ordnung der reflektierten Röntgenstrahlung detektiert wird. Mithilfe dieses Winkels und des bekannten Abstands zwischen den Gitterebenen des reflektierenden Kristalls lässt sich anschließend das Braggsche Gesetz anwenden, um die Wellenlänge der charakteristischen, vom Präparat emittierten Röntgenstrahlung zu ermitteln, die für ein bestimmtes chemisches Element spezifisch ist. Ein EPMA kann darüber hinaus weitere Detektoren enthalten, wie beispielsweise ein energiedispersives Röntgenspektrometer , Detektoren für Sekundär- und Rückstreuelektronen oder einen Kathodolumineszenzdetektor .

Dies ermöglicht die Bestimmung der Elementhäufigkeiten in kleinen Probenvolumina (typischerweise 10–30 Kubikmikrometer oder weniger) [ 2 ] , wenn eine herkömmliche Beschleunigungsspannung von 15–20 kV verwendet wird. [ 3 ] Die Konzentrationen von Elementen von Lithium bis Plutonium können materialabhängig bis zu 100 ppm gemessen werden, wobei Konzentrationen unter 10 ppm bei sorgfältiger Durchführung möglich sind. [ 4 ] Die quantitative Bestimmung von Lithium mittels EPMA wurde 2008 Realität. [ 5 ]

Geschichte

Die Elektronenstrahlmikrosonde (Elektronensonden-Mikroanalysator) entwickelte sich aus zwei Technologien: der Elektronenmikroskopie , bei der ein fokussierter, hochenergetischer Elektronenstrahl auf ein Zielmaterial trifft, und der Röntgenspektroskopie , die die vom Elektronenstrahl gestreuten Photonen identifiziert. Die Energie bzw. Wellenlänge dieser Photonen ist charakteristisch für die durch die einfallenden Elektronen angeregten Atome. Ernst Ruska und Max Knoll arbeiteten 1931 am Prototyp des Elektronenmikroskops. Henry Moseley war an der Entdeckung des direkten Zusammenhangs zwischen der Wellenlänge von Röntgenstrahlen und der Art des Atoms beteiligt, aus dem sie stammen. [ 6 ]

Mehrere historische Stränge flossen in die frühe Entwicklung der Elektronenstrahl-Mikroanalyse ein. Einer davon war die Arbeit von James Hillier und Richard Baker am Royal College of Art (RCA) . Anfang der 1940er Jahre bauten sie eine Elektronenmikrosonde, die ein Elektronenmikroskop und ein Energieverlustspektrometer kombinierte. [ 7 ] 1944 wurde ein Patentantrag eingereicht. Die Elektronenenergieverlustspektroskopie eignet sich hervorragend zur Analyse leichter Elemente, und sie erhielten Spektren der C-Kα-, N-Kα- und O-Kα-Strahlung. 1947 patentierte Hillier das Konzept, einen Elektronenstrahl zur Erzeugung analytischer Röntgenstrahlung zu nutzen, baute aber nie ein funktionsfähiges Modell. Sein Entwurf sah vor, die Bragg-Beugung an einem planaren Kristall zur Auswahl spezifischer Röntgenwellenlängen und eine fotografische Platte als Detektor zu verwenden. Das RCA hatte jedoch kein Interesse an der Kommerzialisierung dieser Erfindung.

Ein zweiter Forschungszweig entwickelte sich Ende der 1940er Jahre in Frankreich. Von 1948 bis 1950 baute Raimond Castaing unter der Leitung von André Guinier bei ONERA die erste Elektronenmikrosonde („microsonde électronique“) . Diese Mikrosonde erzeugte einen Elektronenstrahl mit einem Durchmesser von 1–3 μm und einem Strahlstrom von etwa 10 Nanoampere (nA). Zur Detektion der vom Präparat emittierten Röntgenstrahlung wurde ein Geigerzähler verwendet. Da dieser jedoch die von bestimmten Elementen emittierte Röntgenstrahlung nicht unterscheiden konnte, fügte Castaing 1950 einen Quarzkristall zwischen Probe und Detektor ein, um die Wellenlängen zu differenzieren. Zusätzlich installierte er ein optisches Mikroskop, um den Auftreffpunkt des Elektronenstrahls zu beobachten. Die so entstandene Mikrosonde wurde in Castaings Dissertation von 1951 beschrieben [ 8 ] , die von Pol Duwez und David Wittry ins Englische übersetzt wurde [ 9 ]. Darin legte er die Grundlagen für die Theorie und Anwendung der quantitativen Analyse mittels Elektronenstrahlmikrosonde und etablierte den theoretischen Rahmen für die Matrixkorrektur von Absorptions- und Fluoreszenzeffekten. Castaing gilt als Vater der Elektronenstrahlmikrosondenanalyse.

Die 1950er Jahre waren ein Jahrzehnt großen Interesses an der Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalyse, ausgelöst durch Castaings Vorträge auf der Ersten Europäischen Mikroskopiekonferenz 1949 in Delft [ 10 ] und anschließend auf der Konferenz des National Bureau of Standards über Elektronenphysik [ 11 ] 1951 in Washington, D.C. , sowie auf weiteren Konferenzen Anfang bis Mitte der 1950er Jahre. Viele Forscher, vorwiegend Materialwissenschaftler, entwickelten ihre eigenen experimentellen Elektronenmikrosonden, teils von Grund auf, häufig aber unter Verwendung ausgemusterter Elektronenmikroskope.

Gleichzeitig begegnete Pol Duwez, ein belgischer Materialwissenschaftler, der vor den Nazis geflohen war und sich am California Institute of Technology (Caltech) niedergelassen hatte, wo er mit Jesse DuMond zusammenarbeitete , 1952 in einem Zug in Europa André Guinier . Dort erfuhr er von Castaings neuem Instrument und dem Vorschlag, dass Caltech ein ähnliches Instrument bauen solle. David Wittry wurde beauftragt, ein solches Instrument als Teil seiner Doktorarbeit zu entwickeln, die er 1957 abschloss. Es wurde zum Prototyp der ARL [ 12 ] EMX-Elektronenmikrosonde.

In den späten 1950er und frühen 1960er Jahren gab es in Nordamerika, Großbritannien, Europa, Japan und der UdSSR über ein Dutzend weitere Laboratorien, die Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalysatoren entwickelten.

Die erste kommerzielle Elektronenstrahlmikrosonde, die „MS85“, wurde 1956 von CAMECA (Frankreich) hergestellt. Bereits Mitte der 1960er-Jahre folgten weitere Mikrosonden anderer Hersteller; allerdings stellten alle Unternehmen außer CAMECA , JEOL und Shimadzu Corporation ihren Betrieb ein. Zu den bedeutenden Weiterentwicklungen und Modifikationen von Mikrosonden zählten die Integration von Festkörper-EDS-Detektoren (1968) und die Entwicklung synthetischer, mehrlagiger Beugungskristalle zur Analyse leichter Elemente (1984). Ein besonders bemerkenswerter Durchbruch war jedoch die Entwicklung von Rastermikrosonden ab Ende der 1950er-Jahre. Diese Geräte konnten den Elektronenstrahl über eine Probe scannen, um Röntgenbilder zu erstellen. Sie fanden breite Anwendung in der Metallurgie (siehe unten).

Später leistete CAMECA Pionierarbeit bei der Herstellung einer abgeschirmten Elektronenmikrosonde für nukleare Anwendungen. Mehrere Weiterentwicklungen der CAMECA-Instrumente in den letzten Jahrzehnten erweiterten das Anwendungsspektrum in der Metallurgie , Elektronik , Geologie , Mineralogie , Kernkraftwerken , Spurenelementanalyse und Zahnmedizin .

Anwendung in der Metallurgie

Duncumbs Instrument im Cavendish-Laboratorium, Cambridge. 1957

Ende der 1950er-Jahre wurde Castaings innovative Arbeit durch ein Instrument ergänzt, das den Elektronenstrahl abtastete und so die Abbildung der Verteilung von Spuren- und Legierungselementen in einer Metallprobe ermöglichte. Aus metallurgischer Sicht stellte dies den größten Fortschritt in der Metallographie seit Henry Clifton Sorbys Erfindung des Auflichtmikroskops ein Jahrhundert zuvor dar. Denn während der Nachweis eines Elements im Mikrometerbereich hilfreich ist , ist die Abbildung seiner Verteilung noch wertvoller. Diese Fähigkeit, erstmals Legierungs- oder Spurenelemente in einem Wirtsmetall zu erkennen und ihre Verteilung abzubilden, revolutionierte die Metallurgie. Sie ermöglichte die Identifizierung nichtmetallischer Einschlüsse, deckte Entmischungen während der Erstarrung auf und erlaubte die Identifizierung der Ursachen von Korngrenzenschwächen sowie vieler anderer Probleme. Das Instrument, das dies als erstes ermöglichte – die Rasterelektronen-Mikrosonde –, entstand aus Forschungsarbeiten an der Universität Cambridge und Entwicklungsarbeiten in den nahegelegenen Laboren des britischen Ingenieurbüros Tube Investments (TI). Es ist eines der frühen Beispiele für einen Durchbruch, der aus der engen Zusammenarbeit zwischen Universität und Industrie hervorging und als Cambridge-Phänomen bekannt wurde .

Melfords Skizze der allgemeinen Anordnung am Weihnachtstag. 1957

Einer der Organisatoren der Delfter Konferenz für Elektronenmikroskopie von 1949 war Vernon Ellis Cosslett vom Cavendish-Laboratorium der Universität Cambridge , einem Forschungszentrum für Elektronenmikroskopie. [ 13 ] Zeitgleich arbeitete Charles Oatley am Fachbereich Ingenieurwesen in Cambridge an der verwandten, aber eigenständigen Rasterelektronenmikroskopie, und Bill Nixon an der Röntgenmikroskopie . 1957 kombinierte Peter Duncumb , damals ein junger Physiker und wissenschaftlicher Mitarbeiter, alle drei Technologien, um für seine Doktorarbeit einen Prototyp eines Rasterelektronen-Röntgen-Mikroanalysators zu entwickeln.

Unterdessen hatte der britische Ingenieurkonzern Tube Investments (TI) zehn Meilen südlich von Cambridge 1954 ein gemeinsames Forschungslabor eröffnet: das Tube Investments Research Laboratory (TIRL) in Hinxton Hall [ 14 ] . 1957 wurde David Melford , ein Metallurg aus Cambridge, der gerade seine Promotion abgeschlossen hatte, eingestellt. Er erhielt den Auftrag, die Verteilung von in Stahl gelösten Spurenelementen in Bereichen im Mikrometerbereich zu bestimmen [ 15 ] . Melford wurde umgehend an Duncumb an der Universität verwiesen, und am 7. August 1957 untersuchten die beiden ein Stück Stahl mit dem von Duncumb entwickelten Gerät. Dies erwies sich als ideale Demonstration des Potenzials dieses Geräts als Forschungsinstrument.

Das Hinxton-Instrument, die weltweit erste Rasterelektronen-Mikrosonde für metallurgische Anwendungen, 1958. Heute in der Reserve-Sammlung des Science Museum in London .

TIRL engagierte Duncumb umgehend als Berater und beauftragte Melford mit der Entwicklung eines Instruments für metallurgische Anwendungen, um den von Duncumb entwickelten Demonstrator umzusetzen. Melfords Bleistiftskizze, angefertigt am Weihnachtstag 1957 und heute in der Bibliothek der Universität Cambridge aufbewahrt, legte die Anordnung des Instruments fest, obwohl noch keine technischen Zeichnungen existierten. Entscheidend war das optische Metallmikroskop, das für die Auswahl des Sichtfelds unerlässlich war und die gleichzeitige Aufnahme und Untersuchung von optischen und Röntgenbildern der Probe ermöglichte. Duncumb und Melford erstellten daraufhin etwa 100 bemaßte Skizzen, die in der gut ausgestatteten Werkstatt von Hinxton Hall zu einem fertigen Instrument umgesetzt wurden. [ 16 ] Es wurde kurz vor Weihnachten 1958 in Betrieb genommen und befindet sich heute in der Reservesammlung des Science Museum in London .

Bislang hatte man nicht daran gedacht, etwas anderes als ein wertvolles Forschungsinstrument zu bauen. Doch im Januar 1959 besuchte H. C. Pritchard, Geschäftsführer der Cambridge Instrument Company, das TIRL und sah das Gerät in Aktion. Im März desselben Jahres beschloss das Unternehmen mit Zustimmung von TI und dem Cavendish-Laboratorium, eine Kopie zu bauen – den ersten kommerziellen Rasterelektronen-Mikroanalysator. Mithilfe der Zeichnungen von Duncumb und Melford begann man bald mit der Fertigung, und das erste Gerät wurde im Januar 1960 auf der Tagung des Institute of Physics vorgestellt . Dieses frühe Exemplar (siehe Abbildung oben) befindet sich heute im Cambridge Museum of Technology .

Betrieb

Ein Elektronenstrahl wird auf eine Probe gerichtet. Der Strahl regt jedes Element in der Probe zur Emission von Röntgenstrahlen mit einer charakteristischen Frequenz an; die Röntgenstrahlen können anschließend mit der Elektronenstrahlmikrosonde detektiert werden. [ 17 ] Die Größe und Stromdichte des Elektronenstrahls bestimmen den Kompromiss zwischen Auflösung und Scanzeit bzw. Analysezeit. [ 18 ]

Detaillierte Beschreibung

Niederenergetische Elektronen werden mithilfe eines Wolframdrahts , einer Lanthanhexaborid- Kristallkathode oder einer Feldemissions -Elektronenquelle erzeugt und durch eine positiv vorgespannte Anodenplatte auf 3 bis 30.000 Elektronenvolt (keV) beschleunigt. Die Anodenplatte besitzt eine zentrale Öffnung; die durchtretenden Elektronen werden durch eine Reihe von Magnetlinsen und Blenden kollimiert und fokussiert . Der resultierende Elektronenstrahl (Durchmesser ca. 5 nm bis 10 μm) kann rasterförmig über die Probe geführt oder im Punktmodus verwendet werden, um verschiedene Effekte in der Probe anzuregen . Zu diesen Effekten gehören: Phononenanregung (Wärme), Kathodolumineszenz (Fluoreszenz im sichtbaren Licht), kontinuierliche Röntgenstrahlung ( Bremsstrahlung ), charakteristische Röntgenstrahlung, Sekundärelektronen ( Plasmonenerzeugung ), Rückstreuelektronenerzeugung und Auger-Elektronenerzeugung .

Wenn die Elektronen des Elektronenstrahls (und die vom Präparat gestreuten Elektronen) mit gebundenen Elektronen in den innersten Elektronenschalen der Atome der verschiedenen Elemente im Präparat wechselwirken, können sie die gebundenen Elektronen aus der Elektronenschale herauslösen und so eine Leerstelle in dieser Schale erzeugen ( Ionisation des Atoms). Diese Leerstelle ist instabil und muss entweder durch ein Elektron aus einer höher energetisch aktiven gebundenen Schale des Atoms (wodurch eine weitere Leerstelle entsteht, die wiederum durch Elektronen aus noch höher energetisch aktiven gebundenen Schalen aufgefüllt wird) oder durch ungebundene Elektronen niedriger Energie aufgefüllt werden. Die Differenz der Bindungsenergie zwischen der Elektronenschale, in der die Leerstelle entstanden ist, und der Schale, aus der das Elektron zur Auffüllung der Leerstelle stammt, wird als Photon emittiert. Die Energie des Photons liegt im Röntgenbereich des elektromagnetischen Spektrums . Da die Elektronenstruktur jedes Elements einzigartig ist, ist die durch Leerstellen in den innersten Schalen erzeugte Röntgenlinienenergie charakteristisch für dieses Element, obwohl sich Linien verschiedener Elemente überlappen können. Da die innersten Schalen beteiligt sind, werden die Röntgenlinienenergien im Allgemeinen nicht durch chemische Effekte beeinflusst, die durch die Bindung zwischen Elementen in Verbindungen entstehen, außer bei Elementen mit niedriger Ordnungszahl (Z) (B, C, N, O und F für K alpha und Al bis Cl für K beta ), wo die Linienenergien aufgrund der Beteiligung der Elektronenschale, aus der Leerstellen bei der chemischen Bindung aufgefüllt werden, verschoben werden können.

Die charakteristischen Röntgenstrahlen werden für die chemische Analyse genutzt. Bestimmte Röntgenwellenlängen oder -energien werden ausgewählt und gemessen, entweder mittels wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (WDS) oder energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS). WDS nutzt die Bragg-Beugung an Kristallen, um die relevanten Röntgenwellenlängen auszuwählen und sie auf Gasfluss- oder gekapselte Proportionaldetektoren zu lenken. Im Gegensatz dazu verwendet EDS einen Festkörper- Halbleiterdetektor, um die vom Präparat emittierten Röntgenstrahlen aller Wellenlängen zu erfassen. Obwohl EDS mehr Informationen liefert und typischerweise eine deutlich kürzere Messzeit benötigt, ist WDS aufgrund seiner höheren Auflösung der Röntgenpeaks und des besseren Verhältnisses von Peak zu Untergrund im Allgemeinen präziser und weist niedrigere Nachweisgrenzen auf.

Die Elementzusammensetzung wird durch Vergleich der Intensitäten charakteristischer Röntgenstrahlung der Probe mit den Intensitäten von Standards bekannter Zusammensetzung bestimmt. Die Messwerte der Probe müssen hinsichtlich Matrixeffekten (Eindringtiefe der Röntgenstrahlung [ 19 , 20 ] , Absorption und Sekundärfluoreszenz [ 21 , 22 ] ) korrigiert werden , um quantitative Elementzusammensetzungen zu erhalten. Die resultierenden chemischen Daten werden im Kontext der Textur erfasst. Variationen in der chemischen Zusammensetzung innerhalb eines Materials (Zonierung), wie beispielsweise eines Mineralkorns oder Metalls, lassen sich so leicht bestimmen .

Das Wechselwirkungsvolumen, aus dem chemische Informationen gewonnen werden (Volumen der erzeugten Röntgenstrahlen), beträgt 0,3–3 Kubikmikrometer.

Einschränkungen

  • WDS kann Elemente unterhalb der Ordnungszahl 5 ( Bor ) nicht bestimmen. Dies schränkt die Anwendungsmöglichkeiten von WDS bei der Analyse geologisch wichtiger Elemente wie H, Li und Be ein. [ 23 ]
  • Trotz der verbesserten spektralen Auflösung der Elementpeaks weisen einige Peaks signifikante Überlappungen auf, die analytische Herausforderungen mit sich bringen (z. B. VKα und TiKβ). WDS-Analysen können die Valenzzustände der Elemente (z. B. Fe²⁺ vs. Fe³⁺) nicht unterscheiden; diese müssen mit anderen Techniken wie der Mößbauer-Spektroskopie oder der Elektronenenergieverlustspektroskopie ermittelt werden . [ 18 ]
  • Elementisotope können nicht mittels WDS bestimmt werden und werden üblicherweise mit einem Massenspektrometer bestimmt . [ 18 ]

Anwendungen

Eine Probe aus 0,23 % Nickelstahl, aufgenommen mit einem Rasterelektronenmikroskop, zeigt erhöhte Nickelkonzentrationen entlang der Korngrenzen.

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Ein Ausschnitt des 1886VE10 -Mikrocontroller- Chips, aufgenommen mit einer Elektronenstrahlmikrosonde. Die kleinen, hellen Zylinder sind Wolfram- Durchkontaktierungen, die beim Ätzen der Metallisierung zurückgeblieben sind . Die Zusammensetzung der Durchkontaktierungen kann mittels Röntgenspektroskopie bestimmt werden.
Zum Vergleich: Ein ähnlicher Abschnitt desselben Mikrocontroller-Chips, aufgenommen mit einem optischen Mikroskop.

Die Technik wird häufig zur Analyse der chemischen Zusammensetzung von Metallen, Legierungen, Keramiken und Gläsern eingesetzt. [ 24 ] Sie eignet sich besonders zur Bestimmung der Zusammensetzung einzelner Partikel oder Körner sowie chemischer Veränderungen im Bereich von wenigen Mikrometern bis Millimetern. Die Abbildung rechts zeigt ein Bild einer Stahlprobe mit 0,23 % Nickel , aufgenommen mit einem frühen Rasterelektronenmikroskop. [ 25 ] Die helleren Bereiche an den Korngrenzen zwischen den Eisenkristallen entstehen in diesem Bild durch die erhöhte Nickelkonzentration. Diese hatte sich während der Oxidation bei hoher Temperatur an der Probenoberfläche angereichert und war anschließend entlang der Korngrenzen in den Stahl diffundiert. Die Konzentration an den Korngrenzen wurde mit der Elektronenstrahlmikrosonde auf 3–4 % gemessen.

Die Elektronenmikrosonde findet breite Anwendung in der Forschung, der Qualitätskontrolle und der Fehleranalyse.

Mineralogie und Petrologie

Diese Technik wird vor allem von Mineralogen und Petrologen angewendet . Die meisten Gesteine ​​bestehen aus Aggregaten kleiner Mineralkörner. Diese Körner können chemische Informationen bewahren, die sie während ihrer Entstehung und späteren Umwandlung aufgenommen haben. Diese Informationen können geologische Prozesse wie Kristallisation, Verfestigung , Vulkanismus, Metamorphose , Gebirgsbildung und Plattentektonik erhellen . Die Technik wird auch zur Untersuchung extraterrestrischer Gesteine ​​( Meteoriten ) eingesetzt und liefert chemische Daten, die für das Verständnis der Entwicklung von Planeten, Asteroiden und Kometen unerlässlich sind.

Die Veränderung der Elementzusammensetzung vom Zentrum (Kern) zum Rand eines Minerals liefert Informationen über dessen Entstehungsgeschichte, einschließlich Temperatur, Druck und chemischer Zusammensetzung des umgebenden Mediums. Quarzkristalle beispielsweise bauen in Abhängigkeit von Temperatur, Druck und der in ihrer Umgebung verfügbaren Titanmenge eine geringe, aber messbare Menge Titan in ihre Struktur ein. Veränderungen dieser Parameter werden vom Titan während des Kristallwachstums aufgezeichnet.

Paläontologie

In außergewöhnlich gut erhaltenen Fossilien, wie beispielsweise denen des Burgess-Schiefers , können Weichteile von Organismen erhalten sein. Da diese Fossilien oft zu einem flächigen Film komprimiert sind, ist es mitunter schwierig, die einzelnen Merkmale zu erkennen: Ein bekanntes Beispiel sind die dreieckigen Fortsätze bei Opabinia , die entweder als Beine oder als Darmfortsätze interpretiert wurden. Elementanalysen zeigten jedoch, dass ihre Zusammensetzung der des Darms ähnelte, was diese Interpretation stützte. [ 26 ] Aufgrund der geringen Dicke der Kohlenstofffilme können nur niedrige Spannungen (5–15 kV) an ihnen angewendet werden. [ 27 ]

Meteoritenanalyse

Die chemische Zusammensetzung von Meteoriten lässt sich mithilfe der EPMA sehr genau analysieren. Dies kann viel über die Bedingungen im frühen Sonnensystem aussagen .

Referenzen

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Weiterführende Literatur

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Siehe auch

Online-Tutorials

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