23.11.2017
Probenvorbereitung für die Röntgendiffraktometrie
Dr. Robert Moeckel, Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie
In Zeiten der Ressourcenverknappung sind innovative Technologien gefragt, die einen effizienten und umweltschonenden Umgang mit Rohstoffen ermöglichen. In diesem Bereich forscht auch der Mineraloge Dr. Robert Möckel vom Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, dessen Schwerpunkt auf mineralischen und metallhaltigen Rohstoffen liegt.
Im Zuge seiner Projekte müssen immer wieder mineralische Proben gemahlen und homogenisiert werden, bevor sie mittels Pulver-Röntgendiffraktometrie (X-Ray Diffraction = XRD) analysiert werden können.
Die Röntgendiffraktometrie nutzt den Umstand, dass die Wellenlänge von Röntgenstrahlung im gleichen Größenbereich wie Atomabstände liegt. Die Strahlung wird an den geordneten Atomstrukturen unter bestimmten Winkeln gebeugt (Bragg'sches Gesetz). Dieser Winkel wird gemessen und auf die Gitterebenenabstände zurückgeführt. Mittels Röntgendiffraktometrie kann somit die Anordnung der Atome zueinander bestimmt werden, wodurch sich zum Beispiel Kohle von Diamant unterscheiden lässt, obwohl beide Materialien aus Kohlenstoff bestehen. Der Hauptunterschied liegt in der Gitterstruktur.
In der Pulver-Röntgendiffraktometrie wird eine Probe als homogenes Pulver gemessen und die einzelnen, kristallinen Phasen werden über eine Datenbank identifiziert. Die Quantifizierung erfolgt dann beispielsweise mittels Rietveld-Analyse, bei der theoretische Beugungsdiagramme an die gemessenen Daten angepasst werden. Die XRD hat in den letzten Jahren nicht nur in Forschung und Entwicklung in Feldern wie Baustoffe, Bergbau und Mineralogie an Bedeutung gewonnen, sondern sie wird auch verstärkt in der Qualitätskontrolle eingesetzt.