Das UV fs-Laserablationslabor im HELGES ist eine hochmoderne Einrichtung zur in situ Analyse von Isotopenverhältnissen und Elementkonzentrationen in einem breiten Spektrum fester geologischer und umweltrelevanter Materialien (Gesteine, Mineralien, Böden, Meteoriten, biogene Siliziumdioxid- (Phytolithe) und Calciumcarbonat-produzierende Organismen) im Mikromaßstab.

Femtosekunden-Laser tragen das Probenmaterial aufgrund der im Vergleich zur Photonenrelaxationszeit kurzen Laserpulslänge mit minimaler thermischer Erwärmung in der Umgebung des Kraters ab, d.h. die Laserenergie wird in das Material eingebracht, bevor es thermisch äquilibriert werden kann. Diese überwiegend nichtthermische Ablation minimiert die laserinduzierte Fraktionierung und verbessert die Matrixunabhängigkeit.

Das Lasersystem kann mit den (Massen-)Spektrometern (Thermo Neptune MC-ICP-MS, iCAP-qMS) gekoppelt werden, um gleichzeitig sowohl Isotopenverhältnisse als auch Elementkonzentrationen zu messen. Gegenwärtig sind die Routinen für die Analyse stabiler Metall- und Metalloidisotopenverhältnisse von B, Mg, Si, S, Fe in einer Vielzahl von Matrizen etabliert.

Spezifikationen

• Festkörperlaser: Ti:Sa
• Pump-Laser: Nd: YLF
• Wellenlänge: 196 nm
• Pulsbreite: ~100 fs
• Ablationsrate: 1 bis 1000 Hz
• Strahlgrößen: 15 bis 30 µm
• Scanarten: Punkt-, Raster- und Linienscans

Einzelheiten zum Aufbau werden hier beschrieben.

Laserablation Split Stream (LASS)-ICP-MS für die gleichzeitige Analyse von stabilen Isotopenverhältnissen und die Analyse von Haupt-, Neben- und Spurenelementen

Die von uns entwickelte Laser-Ablation-Split-Stream-Routine ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung eines stabilen Isotopenverhältnisses (B, Mg, Si, S, oder Fe) mit der Bestimmung von Haupt-, Neben- und Spurenelementen von einem einzigen Probenpunkt. Hierzu wird das Laserablationssystem mittels einer Membranpumpe gleichzeitig mit dem Multikollektor ICP-MS (Thermo Neptune) für die Isotopenverhältnisanalyse und mit einem Quadrupol ICP-MS (Thermo iCAP Q) für Elementkonzentrationsmessungen gekoppelt. Weitere Einzelheiten zur LASS Methode finden Sie hier.

Probenvorbereitung

Proben für Laserablationsanalysen müssen in die Laserablationszelle passen und können eingegossen in Epoxidharz, als Dünnschliffe, Gesteinsdickscheiben, gepresste Pulverpellets oder Glasschmelzperlen vorliegen (wir verwenden einen Ir- oder W-Widerstandsschmelzofen zum flussmittelfreien Schmelzen von Pulverproben, siehe hier). Im Vergleich zu anderen mikroanalytischen Methoden (EMPA, SIMS) sind die Anforderungen an die Probenoberflächenqualität bei LA-Analysen weniger anspruchsvoll. Prinzipiell ist jede Probe geeignet, die in einem kontinuierlichen Strom von He-Gas stabil ist. Feste Proben mit einer polierten Oberfläche werden bevorzugt, da sie im Auflicht- oder Durchlichtmikroskop die Auswahl der Analysepunkte erleichtern.

Die folgenden Geometrien werden routinemäßig mit den vorhandenen Probenhaltern unterstützt:

• petrographische Dünnschliffe 28 x 48 x 1,5 mm
• rechteckige Blöcke max. 22 x 42 mm, max. 14 mm Dicke
• runde Dünnschliffe oder Epoxid-Passepartouts:
  • ø 12,7 mm bzw. ½“ , Dicke 0,15 - 14 mm
  • ø 25,4 mm bzw. 1“ , Dicke 0,15 - 14 mm

Falls erforderlich, können weitere Anpassungen an unregelmäßigere Proben Geometrien mit einem hauseigenen 3D-Drucker vorgenommen werden.

Für spezifische Anfragen wenden Sie sich bitte an unseren zuständigen Wissenschaftler und Techniker.