Kathodolumineszenz in der Angewandten Mineralogie

Dr.rer.nat. Jens Götze

Die Kathodolumineszenz (KL) hat in den letzten Jahren einen festen Platz in der geowissenschaftlichen Forschung erhalten. Dabei wurde die KL vor allem bei Untersuchungen zu typomorphen Eigenschaften von Mineralen, der Mineralidentifizierung oder der Rekonstruktion von mineral- und gesteinsbildenden Prozessen eingesetzt. Anwendungen auf dem Gebiet der Angewandten und Technischen Mineralogie sind dagegen noch relativ selten, obwohl gerade auf diesen Gebieten eine wirkungsvolle Ergänzung konventioneller Analytik durch die KL möglich ist (siehe Abbildung 1). Mit Hilfe moderner Heißkathodengeräte ist es möglich, Internstrukturen oder Variationen der chemischen Zusammensetzung von Festkörpern bis in den Spurenelementbereich sichtbar zu machen, was mit anderen Analysenmethoden oft nicht möglich ist. Insbesondere bei der Untersuchung von nicht- oder schwachkristallinen Stoffen können durch den Einsatz der KL eine Reihe zusätzlicher Informationen gewonnen werden. Durch die spektrale Auflösung des KL-Signals sind Aussagen zur Realstruktur (Gitterdefekte, Spurenelementeinbau) von Mineralen und Werkstoffen möglich. Daneben gestattet die Kopplung der KL-Mikroskopie mit computergestützter Bildanalyse eine effektive Phasenquantifizierung. Neuste Ergebnisse auf dem Gebiet der Kathodolumineszenz sind u. a. publiziert in Pagel et al. (2000) sowie Götze (2000).

Abbildung 1: Kathodolumineszenz-Mikrophoto des Übergangbereiches Sandstein/Mörtel aus einem Sanierungsbereich des Doms zu Zwickau (Bildbreite 2,7mm). Abbildung 3: KL-Mikrophoto eines heterogene lumineszierenden MgO Korns. Die KL-Spektren zeigen eine Anreicherung von Spurenelementen (Mn2+, Cr3+) in den rot lumineszierenden Bereichen.

Abbildung 2: KL-Aufnahme einer Braunkohlenflugasche von Thierbach (Deutschland). Die Aufnahme zeigt verschiedene kristalline Phasen (u.a. Quarz, Feldspat) sowie Glasphasen, die im lichtmikroskopischen Bild nicht zu unterscheiden sind (Bildbreite 1,2 mm).

Literatur