Mikro-Raman Spektroskopie System: Raman Spektrometer inVia QONTOR von Renishaw

Seit 2016 verfügt die BGR über ein konfokales Ramanmikroskop. Das Invia QONTOR von Renishaw ist mit einem Leica-Mikroskop DM 2700 mit sechs Objektiven, einem hochpräzisen motorisierten Tisch einer automatischen Fokussiereinheit mit vier Lasern (532 nm, 633 nm, 785 nm und 1064 nm) ausgestattet. Der Strahlengang wird an die jeweilige Wellenlänge teilautomatisch angepasst. Es stehen für die Erfassung der Signale drei Detektoren zur Verfügung: eine CCD-, EMCCD und eine InGaAs-Kamera.

Es können Punktmessungen, Profile sowie 2D und 3D Mappings erstellt werden. Eine Besonderheit stellt die QONTOR Technik dar. Diese erlaubt die zeitgleiche Fokussierung der Probe und die Aufnahme des Ramansignals bei hoher Messgeschwindigkeit. Somit können auch raue und unebene Proben unter optimalen Bedingungen gemessen werden. Es gibt viele Möglichkeiten der Datenauswertung. So können einerseits Spektren mittels Vergleich aus eigenen oder internationalen Datenbanken Phasen mineralogisch interpretiert werden und ggf. als Mineralverteilungsmuster visualisiert werden. Andererseits lassen sich zusätzliche Informationen z.B. zur Kristallinität einzelner Phasen über Peakintensitäten, -verhältnissen und -verschiebungen gewinnen und in 2D oder 3D darstellen.

Ramanmikroskop Invia QONTOR von Renishaw Quelle: BGR

Beispiel Merensky Reef: Das Raman Mapping (785nm Laser, 1200 Gitter, 1 sec, 50%, Schrittweite 1500 x 800 pixel, 50er Objektiv) zeigt die Zuordnung der gemessenen Spektren zu den identifizierten Mineralphasen Bronzit, Cr-Diopsid und Cr-Aktinolith als Alterationsphase Quelle: BGR

Die Anwendung der Micro-Raman Spektroskopie wird in den Geowissenschaften schon seit Jahrzehnten genutzt, um Informationen u.a. zu anorganischen und organischen Phasen, Molekülen, Fluideinschlüssen oder Kristallinitäten in Festkörpern zu gewinnen.
Im Fachbereich liegt der Fokus auf der Identifikation von Mineralphasen im Umfeld der Lagerstättengenese und der Reststoffverwertung insbesondere feinkörniger Alterationsprodukte, die mit herkömmlichen Methoden wie Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Mikrosonde, µ-XRF oder LIBS mitunter nicht eindeutig bestimmt werden können.
Mit detaillierten 3D Mappings können Kornvolumen definiert und ggf. Zusammenhänge besser verdeutlicht werden, um Antwort auf komplexe Fragestellungen aus der Erz- und Gesteinsgenese sowie deren Überprägungshistorie zu erlangen.
Das Gerät ist durch Zusatzkomponenten wie Glasfaserkabel auch auf ex-situ Anwendungen wie z.B. im µRFA Sigray Attomap erweiterbar.

Literatur

• Berkh, K., Majzlan, J., Meima, J.A., Plášil, J., Rammlmair, D., 2023. The effect of chemical variability and weathering on Raman spectra of enargite and fahlore. European Journal of Mineralogy 35, 737-754. https://doi.org/10.5194/ejm-35-737-2023
• Merk, V., Berkh, K., Rammlmair, D., Pfeifer, L., 2023. Chemical and Mineralogical Analysis of Samples Using Combined LIBS, Raman Spectroscopy and µ-EDXRF. Minerals 13, 729. https://doi.org/10.3390/min13060729
• Berkh, K., Rammlmair, D., 2022. The effect of Co substitution on the Raman spectra of pyrite: potential as an assaying tool. European Journal of Mineralogy 34, 259-274. https://doi.org/10.5194/ejm-34-259-2022