Oxygen RF-Plasma Ion Source für NanoSIMS/Optical Microscope upgrade

• Fachliche Zuordnung: Agrar-, Forstwissenschaften und Tiermedizin
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451271024

Die Entwicklung spezieller Methoden zur Probenvorbereitung und die Auswertung der erhaltenen NanoSIMS-Messungen unter Verwendung von Bildgebungs- und Klassifizierungstechniken bietet unserer Gruppe und anderen nationalen und internationalen Anwendern eine einzigartige Möglichkeit für hochaufgelöste Analysen von Böden, geologischen und pflanzlichen Materialien. Eine hohe räumliche Auflösung zusammen mit einer hohen Empfindlichkeit der Analysetechniken ist erforderlich, um mikroskalige feste Strukturen durch Abbildung ihrer Element- und Isotopenzusammensetzung im Nanobereich zu charakterisieren. Das NanoSIMS-Instrument, das auf einzigartige Weise Elementar- und Isotopenanalysen im Nanometerbereich ermöglicht, ist mit zwei Ionenquellen ausgestattet: Cäsium und Sauerstoff. Diese Konfiguration ist aufgrund der unterschiedlichen Elektronenaffinität verschiedener Spezies obligatorisch, um ein breites Spektrum der gemessenen Bestandteile abzudecken. Während in unserem Forschungsbereich Cäsium hauptsächlich zum Nachweis von Ionen verwendet wird, die für organische Stoffe (Kohlenstoff, Stickstoff) spezifisch sind, wird die Sauerstoffquelle in Kombination benötigt, um die Lokalisierung von Mineralphasen oder Metallen (Al, Fe, Ca, Mg, K) darzustellen. Leider hat die aktuell vorhandene Sauerstoffquelle eine schlechtere laterale Auflösung als Cäsium (~ 300 nm gegenüber ~ 50 nm), sowie eine kurze unvorhersehbare Lebensdauer (~ 50 h), was zu langen Servicezeiten führt. Dies macht ihre Verwendung und Leistung weniger produktiv und suboptimal. Wir beantragen daher eine neue RF O-Quelle mit verbesserter Leistung und ein Upgrade für das vorhandene optische System. Eine sehr ähnliche Leistung zwischen der Ionenquelle im O- Modus und der Mikrostrahl-Cs+ -Ionenquelle ist erforderlich, um einen Einblick in die Wechselwirkung zwischen den Hauptakteuren in Boden, organischer Substanz und Mineralphase, in einem geeigneten Maßstab zu erhalten. Mit einem Strahldurchmesser von 100 nm bei normalen Arbeitsbedingungen eines mit der Cs-Quelle vergleichbaren 2pA-Primärstrahls, einer langen Lebensdauer (> 500 h) und einer verbesserten Stabilität von besser als 1% über 10 Minuten führt die Verwendung der O-RF-Quelle zu einer wesentlich verbesserten Leistung mit einem dadurch auch verbesserten Output. Dies bietet uns mehr Flexibilität beim Umschalten zwischen den beiden Quellen, um bodenrelevante Elemente wie Ca, Al, Fe bei besten Ertrags- und räumlichen Auflösungsbedingungen zu messen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Oxygen RF-Plasma Ion Source für NanoSIMS/Optical Microscope upgrade
• Gerätegruppe: 5180 Elektronen- und Ionenstrahl-Quellen und -Bearbeitungsgeräte
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiterin: Professorin Dr. Ingrid Kögel-Knabner