27.04.2002

Alfred-Wegener-Institut präsentiert Gerät zur hochauflösenden Elementaranaylse

Forscher des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) haben ein Messgerät entwickelt, das eine nachweisstarke und hochauflösende Elementaranalyse gefrorener Eisproben erlaubt. Das Gerät wurde mit dem Ziel konstruiert, Eisbohrkerne in einer besseren Auflösung als bisher zu untersuchen. Das wissenschaftliche Analysegerät stellen die Forscher auf der diesjährigen Analytica 2002 vom 23. bis 26. April in München.

Anlass des Baus war für das AWI die Notwendigkeit, die in Grönland erbohrten Eiskerne zu untersuchen. Das alte Eis in der Tiefe enthält winzige Mengen an Spurenstoffen, die Auskunft über die Klimaverhältnisse früherer Zeiten geben. Je tiefer die Eisschicht, aus der die Probe stammt, liegt, umso stärker ist das Eis zusammen gedrückt. Die Forscher suchten nach einer Methode, eine möglichst kleine Menge Eis auf Spurenstoffe zu untersuchen. Im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren, bei dem fünf Gramm Eis geschmolzen werden mussten, ist durch die neue Methode nur mehr eine Probenmenge von 1,5 Milligramm nötig.

Zu diesem Zweck wird die Eismenge in der neuen und bereits patentierten Probenkammer auf minus 45 Grad Celsius abgekühlt, mit einem Infrarot-Laser von der Probenoberfläche abgetragen und in einem 10.000 Grad Celsius heißen Plasma ionisiert. Die Ionen werden im Anschluss in einem Massenspektrometer gezählt. Mit dem Verfahren namens "Laserablation induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie" (LA-ICP-MS) können geringste Elementgehalte in Eisproben mit einer bisher nicht erreichten Auflösung auch in tiefen Eisschichten gemessen werden.

Zur Kalibration des Systems wurden Lösungen in verschiedenen Konzentrationen nach einem speziellen Präparationsweg eingefroren. Mit den hergestellten Eisstandards konnten bereits quantitative Analysen für 62 Isotope direkt aus dem Feststoff durchgeführt werden. Die erreichten Nachweisgrenzen betragen je nach Element ein Nanogramm Spurenstoff pro Kilogramm Eis. "Damit können wir im Prinzip ein Stück Würfelzucker im Bodensee nachweisen", so Michael Kriews und Heiko Reinhardt, Chemiker am AWI.

In Zukunft sollen mit der neuen Methode auch Untersuchungen an biologischen Materialien durchgeführt werden, die zu diesem Zweck tiefgefroren werden. Dadurch ist es möglich, die räumliche Verteilung von Spurenelementen in Gewebeproben zu messen. Weitere Anwendungsgebiete sind u.a. die Messung des Metallabriebs künstlicher Gelenke, die Tumorforschung und die Gerichtsmedizin.

Quelle: IDW

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