Labore


Dünnschichtlabor  Hochdrucklabore  Hochtemperatur-Labore  Optik-Labor  Röntgen-Labor  Zentrale Einrichtungen

Chemie-Labor

Die quantitative Bestimmung des Gesamtchemismus von allen anorganischen Festkörpern, wie z. B. Gesteinen, Erzen, Böden, Zement, Gläsern, Metallen, Legierungen und technischen Produkten, ist möglich. Besondere Anforderungen für Proben sind unten aufgeführt. Nur die anorganischen Teile von Flüssigkeiten können bestimmt werden.

Achtung: Die Methoden sind nicht zerstörungsfrei!

Nutzerordnung des Chemielabors   (41.8 kB)

Röntgenflourezenzanalyse (RFA) - PHILIPS PW 2404
Nachweisbare Elemente: Alle Elemente mit Z > 9 (Fluor) mit Ausnahme von Edelgasen: das Gewicht der Proben muß 1 Gramm überschreiten.


Atomemissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) - UNICAM PU 7000

Nachweisbare Elemente: Alle Elemente mit Z > 4 (Beryllium). Anforderungen: die Probe muß in einem anorganischem Lösungsmittel lösbar sein; das Gewicht der Proben muß 1 Milligramm überschreiten (die Probenmenge ist Abhängig von der Anzahl der zu analysierenden Elemente).

Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) - VARIAN AA 300
Nachweisbare Elemente: alle Elemente mit Z > 3 (Lithium).Anforderungen: die Probe muß in einem anorganischem Lösungsmittel lösbar sein; das Gewicht der Proben muß 1 Milligramm überschreiten (die Probenmenge ist Abhängig von der Anzahl der zu analysierenden Elemente). Coulometrische Analyse von Kohlenstoff, Kohlendioxid, Schwefel, and H2O (in Mineralen als Hydroxylgruppen oder als H2O, Feuchtigkeit) Anforderungen: Das Gewicht der Probe sollte 10 mg/Analyse (abhängig vom Inhalt) überschreiten.Potentiometrische Bestimmung von Fluor und Fe2+Anforderungen: das Gewicht sollte 50 mg/Analyse (abhängig vom Inhalt) überschreiten. Bestimmung von Glühungsverlusten (l.o.i.).

Kontakt: Thomas Fockenberg

Dünnschichtlabor


Bis vor kurzem war es nicht möglich, dünne Schichten aus komplexen refraktären Materialien wie Silikaten und Oxiden herzustellen. Die Fortschritte im Verfahren der Pulsed Laser Deposition mit Hilfe eines Excimer Lasers haben es nun ermöglicht, solche Schichten zu produzieren, wodurch nun eine Vielfalt von Diffusionsexperimenten und auch anderen kinetischen Studien ermöglicht werden. Ein Labor für die Produktion solcher Schichten befindet sich jetzt im Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik an der Ruhr-Universität in Bochum. Es ist die erste Ausstattung dieser Art die speziell für mineralogische Anwendungen ausgerichtet ist.

Wesentlicher Bestandteil dieser Ausstattung ist ein Excimer-Laser, der bei drei Wellenlängen operiert werden kann (193, 248 und 351 nm). Die hohe Energiedichte dieses Lasers (bis zu 1,6 Joule/Puls bei einer maximalen Pulsrate von 50 Hz) ermöglicht es, auch sehr refraktäre Mineralien stöchiometrisch in ein Plasma umzuwandeln, sofern diese im UV-Bereich absorbieren. In das Plasma wird ein zweites Mineral (Substrat) gehalten, woraufhin sich das Material des Targets auf der polierten/gespaltenen Oberfläche des Substrates ablagert. Die hohe kinetische Energie der Ionen im Plasma sorgt für eine enge Bindung zwischen der abgelagerten Schicht und dem Substrat und wodurch sogar bei gleichzeitigem Tempern des Substrates epitaktisch gewachsenen Schichten erzeugt werden können. Das Paar Dünnschicht und Substrat eignet sich somit hervorragend als Material für Diffusions- und weiteren kinetischen Studien.

Zwei von vielen Vorteilen sind die Schnelligkeit und die Vielseitigkeit dieser Methode, wodurch ein weites Feld der Chemie behandelt werden kann. Bislang wurden Dünnschichten von Olivinen und Clinopyroxenen von komplexer Zusammensetzung produziert, ähnlich derer die man in der Natur wiederfindet.

Verwandte Publikationen:

Dohmen, R., Becker, H.-W., Meißner, E., Etzel, T., and Chakraborty, S. (2002) Production of silicate thin films using pulsed laser deposition (PLD) and applications to studies in mineral kinetics, Eur. J. Mineral., vol. 14, pp. 1155-1168.

Kontakt: Ralf Dohmen

nach oben

Hochdrucklabore


Das gut ausgestattete Hochdrucklabor des Bereichs für Mineralogie des Instituts für Geologie, Mineralogie und Geophysik besteht aus mehreren Einheiten:

Hydrothermal Autoklaven

Das Hydrothermallabor besteht aus etwa 30 Autoklaven, die in Röhrenklappöfen extern beheitz werden. Die Druckerzeugung erfolgt über dünne Kapillaren, in denen Wasser auf Drücke bis zu 7 kbar komprimiert wird. In den Klappöfen werden Temperaturen von bis zu 800 °C erreicht.

Vorteile dieses Systems gegenüber Stempel-Zylinder Pressen sind einerseits die Möglichkeit, recht hohe Probenmengen umzusetzen, und andererseits die langen Standzeiten der Versuche von einigen Wochen oder Monaten bei stabilen Druck-Temperatur-Bedingungen. Ebenfalls hervorzuheben ist die recht genaue Druckbestimmung während des Versuches.

Kontakt: Thomas Fockenberg and Christopher Beyer

Stempelzylinderpressen

Vier Stempel-Zylinder Pressen verschiedener Größen bilden dieses Labor. Drücke von 60 kbar können an zwei Pressen erreicht werden, während die Höchstdrücke der beiden anderen bei 25 bzw. 20 kbar liegen. Die Proben werden bei Temperaturen von maximal 1600 °C umgesetzt. Alle Pressen sind mit automatischen Druck- und Temperaturregelungen ausgerüstet, so daß lange Versuchszeiten bei konstanten Bedingungen gewährleistet sind; automatisch geregelte Druck-Temperatur-Verläufe sind an zwei Pressen möglich.

Durch den Einsatz eines Viel-Stemple-Moduls ("Walker-module") lassen sich Drücke von bis zu 100 kbar erreichen. Die Probenmengen liegen bei Drücken bis zu 50 kbar bei maximal 200 mg; bei höheren Drücken können höchstens etwa 10 mg Probe umgesetzt werden. Eine Presse ist zusätzlich mit einem Wegaufnehmer des druckübertragenden Stempels ausgerüstet, der Kompressibilitätsmessungen bei hohen Drücken erlaubt.

Diese Kombination bietet die Möglichkeit, Experimente bei Druckbedingungen bis zu 100 kbar und Temperaturen bis zu 1800 ° C auszuführen.

Kontakt: Thomas Fockenberg

nach oben

Hochtemperatur-Labore


Der Bereich Mineralogie des Instituts für Geologie, Mineralogie & Geophysik verfügt über diverse Hochtemperaturöfen mit denen Experimente bei Temperaturen bis zu 1800° C durchgeführt werden können.
Vorhandene Möglichkeiten:

Vakuumofen

kontrollierte Gasatmosphäre (definiert durch fließende Gasgemische)

Öfen mit mehreren Heizzonen

Öfen für die Kristallzucht, z. B. Czochralski-Methode

Differential Thermalanalyse

Kontakt: Christopher Beyer and Ralf Dohmen

nach oben

Optik-Labor


Optische Eigenschaften

Die optischen Eigenschaften von Festkörpern (Minerale und synthetische Kristalle) sind besonders empfindliche physikalische Parameter mit deren Hilfe sowohl petrologische und kristallographische als auch technische Probleme entschlüsselt werden können.

Zwei Arten von Hochpräzisionsmessungen werden in unserem Institut routinemäßig durchgeführt:

    Spindeltischmethode zur Bestimmung von Brechungsindizien: An unserem Institut wurde ein Spindeltisch entwickelt, mit dessen Hilfe sehr genaue orientierte Bestimmungen von Brechungsindizes möglich sind. Dabei wird nach der Immersionsmethode der Brechungsindex einer Immersion genau dem unbekannten Kristall angeglichen. Die Bestimmung des Brechungsindex der Immersion ü und damit des Kristalls - erfolgt dann mittels eines internen Refraktometers. Durch das Ausschließen externer Fehlerquellen ist mit dieser Methode eine Genauigkeit von ü 0.0003 für n erreichbar.

    Minimalablenkung an Prismen: Die klassische Methode der Minimalablenkung zur Bestimmung der Brechungsindizes und der Dispersion von Festkörperprismen erfordert groß dimensionierte Proben, welche jedoch nicht immer zur Verfügung stehen. Durch eine aufwendige Präparationsmethode und den Einsatz eines Goniometers mit
    Mikroskopoptik sind wir in der Lage diese Bestimmungen auch an kleineren Kristallen durchzuführen. In manchen Fällen war es möglich Brechungsindizes und Dispersion an Proben zu bestimmen, die gerade 500 üm groß waren.

Kontakt: Ralf Dohmen



nach oben

Röntgen-Labor



Die Röntgenlabore im Bereich Mineralogie verfügen über eine Reihe verschiedener Geräte zur Identifizierung und Strukturanalyse von kristallinen Substanzen.


nach oben