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Angewandte Raman-mikrospektroskopische Bildgebung in der Materialanalytik

  • Ramanmikroskopie kombiniert den chemischen Informationsgehalt von Ramanspektren mit einer Ortsauflösung im Mikrometer- bis Sub-Mikrometerbereich und eignet sich daher hervorragend zur Analyse mikrostrukturell und chemisch komplexer Materialien. Zemente des 19. Jahrhunderts sind chemisch wie mikrostrukturell wesentlich komplexer als die heute aus definierten Rohmaterialien unter optimalen Bedingungen erbrannten Mörtelbinder. Der erstmalige Einsatz bildgebender Ramanmikroskopie im Bereich zementbasierter Materialien zeigte das Potential dieser Analytik auf. Gezieltes, flächendeckendes Abrastern von Klinkerrelikten in der hydratisierten Zementmatrix ermöglicht die Bestimmung von Silikaten, Aluminaten, Ferriten und anderer Phasen inklusive polymorpher Formen und Änderungen der Zusammen-setzung innerhalb von Mischkristallreihen und aufgrund des Einbaus von Fremdionen, wobei auch mikropartikuläre Bestandteile erfasst werden, deren Konzentrationen unter der Nachweisgrenze makroskopischerRamanmikroskopie kombiniert den chemischen Informationsgehalt von Ramanspektren mit einer Ortsauflösung im Mikrometer- bis Sub-Mikrometerbereich und eignet sich daher hervorragend zur Analyse mikrostrukturell und chemisch komplexer Materialien. Zemente des 19. Jahrhunderts sind chemisch wie mikrostrukturell wesentlich komplexer als die heute aus definierten Rohmaterialien unter optimalen Bedingungen erbrannten Mörtelbinder. Der erstmalige Einsatz bildgebender Ramanmikroskopie im Bereich zementbasierter Materialien zeigte das Potential dieser Analytik auf. Gezieltes, flächendeckendes Abrastern von Klinkerrelikten in der hydratisierten Zementmatrix ermöglicht die Bestimmung von Silikaten, Aluminaten, Ferriten und anderer Phasen inklusive polymorpher Formen und Änderungen der Zusammen-setzung innerhalb von Mischkristallreihen und aufgrund des Einbaus von Fremdionen, wobei auch mikropartikuläre Bestandteile erfasst werden, deren Konzentrationen unter der Nachweisgrenze makroskopischer Analyseverfahren liegen. So lassen sich Rückschlüsse auf die verwendeten Rohmaterialien und die Herstellungsbedingungen ziehen, was die Bestimmung des verwendeten Zementtyps zulässt und damit Auswirkungen auf die Auswahl von Restaurierungsmaterialien hat. Möglichkeiten zur quantitativen Verteilungsanalyse von Kristallorientierungen und mechanischer Spannungen zeigten sich bei der Untersuchung von Dünnschicht-Solarzellen-Absorbern wie Cu(In,Ga)Se2 und daraus abgeleiteter Materialien. Die direkte Kompatibilität mit Lichtmikroskopie-Proben und die hohe chemisch-strukturelle Spezifizität von Ramanspektren kamen der Untersuchung naturhistorischer Mikroskopiepräparate aus Museumssammlungen zugute. Sowohl das Eindeckmedium und seine aktuelle Zusammensetzung (z.B. bezüglich leichtflüchtiger Bestandteile) als auch durch Alterung entstandene Schäden lassen sich mit der Technik zerstörungsfrei erfassen. Damit können in Zukunft Beiträge zum Erhalt der weltweit mehrere Millionen Proben umfassenden naturhistorischen Sammlungen geleistet werden. Die in der Forschung gesammelte Erfahrung fließt in der BAM direkt in die Sonder-probenanalytik für Industriekunden ein, wo Ramanbildgebung, eingebettet in ein Arsenal komplementärer Methoden, ebenfalls häufig eine zentrale Rolle spielt.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Thomas SchmidORCiD
Koautor*innen:P. Dariz, N. Schäfer, D. Abou-Ras, B. Neuhaus, Jens Riedel, Michael Maiwald
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2017
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Anorganische Materialien; Organische Materialien; Ramanmikroskopie
Veranstaltung:ANAKON 2017
Veranstaltungsort:Tübingen, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:03.04.2017
Enddatum der Veranstaltung:06.04.2017
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:02.05.2017
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag:Nein
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