Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

Sektion 3.3: Geochemie der Erdoberfläche

HELGES | Helmholtz-Laboratorium für die Geochemie der Erdoberfläche

Die im August 2013 fertiggestellten HELGES-Labore verfügen über 200 m² Laborfläche. Sie stehen für die Probenvorbereitung und Analyse kosmogener Nuklide (10Be, 26Al) als auch stabiler Isotope von Metallen und Metalloiden (Li, Mg, Si, Fe, Sr, B) zur Verfügung.

Zwei Reinraumlabore (der Klasse 1000+) mit Klasse 10 Laminarstromarbeitsplätzen stehen zur kontaminationsfreien Probenvorbereitung für präzise Elementkonzentrations-, und Isotopenmessungen bereit. Zusätzliche Labore beinhalten die benötigte Ausstattung zur Probenaufbereitung von festen und flüssigen Probenmaterialien, wie z.B. Gesteinsaufbereitung, Sieben, Mineralseparation, Filtration von Wasserproben, Mikrowellenaufschlusssysteme, Mikroskopie und Probenpräparation für mikroanalytische Untersuchung mittels Laser Ablation.

Die HELGES-Labore betreiben analytische Instrumente zur Bestimmung von Konzentrationen und Isotopenzusammensetzungen an flüssigen und festen Proben. Ein Thermo Neptune Multikollektor Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (MC-ICP-MS) wird zur Bestimmung von Isotopenverhältnissen  (Li, Mg, Si, Fe, Sr, B) verwendet. Für Elementkonzentrationsmessungen wird ein Optisches Emissionsspektrometer  mit induktiv gekoppeltem Plasma (Varian 720 ES ICP-OES) genutzt. Beide ICP Instrumente können mit einem am GeoForschungsZentrum entwickelten Femtosekunden-Laserablationssystem (fsLA-MC-ICP-MS oder fsLA-ICP-OES) gekoppelt werden, um Isotopen- und Konzentrationsmessungen auf der Mikrometerskala durchzuführen.

In den HELGES-Laboren des GeoForschungsZentrum fallen nahezu alle Arbeiten in eine der folgenden Kategorien: (1.) Nationale und internationale Kollaborations-Projekte, die zu Publikationen in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften führen und (2.) Forschungsprojekte innerhalb der GFZ-Sektion „Geochemie der Erdoberfläche“, einschließlich Entwicklung und Verbesserung von analytischen Methoden.

Labore

Cosmo Lab

Reinraumlabor für Kosmogene Nuklide

In unserem Reinraumlabor für kosmogene Nuklide bereiten wir jährlich ca. 250 Proben für hauptsächlich Beryllium-10 (¹⁰Be) auf. Anwendungen von in situ ¹⁰Be in Quarz nehmen dabei ein kleineren Teil ein. Meteorisches ¹⁰Be wird immer populärer!

Metaloid Cleanlab

Reinraumlabor für stabile Metall(oid)isotope

In unserem speziell konzipierten metallfreien Reinraumlabor führen wir Experimente durch und bereiten Gesteins-, Boden-, Gewässer- und Pflanzenproben für präzise Konzentrations- und Isotopenmessungen auf.

Sample Preparation Laboratory

Probenvorbereitungslabore

Diese Labore erlauben die Vorbereitung von Proben, wie Trocknen, Nass- oder Trockensieben, magnetische Trennung, Trennung mittels farblicher Unterschiede (“Mineralsortierer“), chemische Separationsschritte (hauptsächlich zur Quarz-Aufreinigung genutzt - z.B. durch Feldspat-Flotation mit Dodecylamin, mit Ortho-Phosphorsäure, Ultraschallbäder/ Hotdog Roller mit schwacher Flusssäure), sowie Filtrieren, Einwiegen, Aufschmelzen, Verdünnen, etc.

Instrumente

Laser Ablation

UV Femtosekunden Laserablation

Mit der ultrakurzen Laserpulslänge und dem UV-Bereichslaser lassen sich hochauflösende In-situ-Mikroskalenanalysen sowohl von Isotopenverhältnissen als auch von Elementkonzentrationen durchführen.

Neptune

Neptune | Multikollektor ICP-MS

Die Fähigkeit, bis zu neun Isotopenstrahlen gleichzeitig mit variabler Massenauflösung zu überwachen, bedeutet, dass das Neptune Massenspektrometer hochpräzise Isotopenverhältnisse für Metalle und Metalloide im gesamten Periodensystem bieten kann.

Element2

Element 2 | Hochauflösende ICP-MS

Mit seiner hohen Empfindlichkeit, dem großen Dynamikumfang und der Fähigkeit, molekulare Interferenzen auszublenden, eignet sich das Element 2 Massenspektrometer hervorragend für die Bestimmung von Spurenelementkonzentrationen in komplizierten Lösungen.

icap

iCAP Q | Quadrupol ICP-MS

Das iCAP Q Massenspektrometer kann in einer einzigen Analyse schnell mehrere Massen scannen und ist mit einer Reaktionszelle ausgestattet, um polyatomare Interferenzen zu reduzieren. Dadurch werden zuverlässig umfangreiche Analyse niedriger Elementkonzentrationen gemacht.

Spectro

Spectro & Varian | ICP-OES

Je nach Zusammensetzung der Proben kann die ICP-OES von Spectro oder die ICP-OES von Varian zur Bestimmung von Haupt- und Spurenelementen genutzt werden. Die „Spectro“ erlaubt durch ihre radiale Plasmabetrachtung sowie dem DualSideOn Interface und Argonbefeuchter aussergewöhliche Empfindlichkeit und bei gleichzeitiger hohe möglicher Matrixlast (z.B. Salzproben). Die „Varian“ hat für viele Elemente durch ihre axiale Plasmabetrachtung eine bessere Nachweisgrenze.

Microwave

Proben-Aufschlusssystem

(Fast) alle Arten von Probenmaterial können mit der Multiwave bei hohen Drücken und hohen Temperaturen - und gleichzeitig niedrigen Blindwerten - aufgeschlossen werden.

Iridium

Iridium Strip Heater

Einer von weltweit vier „Iridium strip heater“ steht in unseren Laboren zur Verfügung, um aus einer Pulverprobe mittels kurzer, aber extrem hoher Temperatureinwirkung (~2000 °C) ein homogenes Glas zu schmelzen.

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