Am 17. März 2026 wurde an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) das neue Elektronenstrahl-Mikrosonden-Labor feierlich eingeweiht. Bei der Eröffnungszeremonie waren Clemens Hoch, der Wissenschaftsminister von Rheinland-Pfalz, sowie Prof. Dr. Stefan Müller-Stach, Vizepräsident für Forschung der JGU, anwesend. Das Labor wird durch eine hochmoderne Feldemissions-Elektronenstrahl-Mikrosonde (EPMA-Sonde) der neuesten Generation ausgestattet, die eine entscheidende Rolle in der Forschung spielt.

Die Elektronenstrahlmikrosonde ermöglicht eine zerstörungsfreie Analyse der Zusammensetzung fester Materialien, was besonders für Gesteinsproben, Edelsteine, Metalle sowie Knochen und Zähne von großem Nutzen ist. Mit dieser Technologie können Materialmengen ab einem Bruchteil eines Kubikmikrometers untersucht werden. Dazu kommt ein breites Anwendungsspektrum, das von der Analyse der Aufstiegsgeschwindigkeit von Magma durch Kristalle in vulkanischen Schmelzen bis hin zu Hinweisen auf die Entstehung von Lagerstätten seltener Erden reicht.

Technologie und Funktionalität

Die Elektronenstrahl-Mikrosonde ist ein hochspezialisiertes Raster-Elektronen-Mikroskop, das mit Spektrometern zur quantitativen Analyse von Elementkonzentrationen ausgestattet ist. Sie kann qualitative und quantitative Elementanalysen an Festkörpern durchführen, und zwar für alle Elemente mit einer Ordnungszahl über sechs. Dieortsauflösung beträgt etwa 1 Mikrometer, während Zusammensetzungskontraste an Phasengrenzen qualitativ bis auf 200 Nanometer aufgelöst werden können. Diese Funktionalitäten sind insbesondere in der geowissenschaftlichen Materialkunde, Mineralogie, Petrologie und Geochemie von zentraler Bedeutung.

Ein besonders wichtiges Merkmal ist der Schottky-Emitter, der auf thermisch unterstützter Feldemission basiert. Dieser besteht aus einer Wolframkathode, die mit Zirkoniumoxid beschichtet ist, um die Austrittsarbeit der Elektronen zu senken. Durch das moderat erhitzte und stark elektrisches Feld wird ein stabiler und energiearmer Elektronenstrahl erzeugt, der für präzise geochemische Analysen unerlässlich ist.

Zugang und Finanzierung

Der Zugang zur Elektronenstrahl-Mikrosonde erfolgt über das Core-Facility-Projekt „core4u“ der JGU, das darauf abzielt, Forschenden den Zugang zu hochspezialisierten Geräten zu erleichtern. Die Finanzierung für das Labor wurde mit 800.000 Euro vom Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit Rheinland-Pfalz sowie weiteren 800.000 Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt. Diese Initiative soll den Zugang zu moderner Infrastruktur und Technologien für eine breitere Nutzerschaft, insbesondere innerhalb der strategischen Allianz der Rhein-Main-Universitäten, ermöglichen.

Für die Benutzung des Geräts werden Proben benötigt, die eine glatte, polierte Oberfläche haben, wobei nicht-leitende Materialien eine dünne Kohlenstoffbedampfung benötigen, um elektrostatische Aufladungen zu vermeiden. Die Elektronenstrahl-Mikrosonde erweist sich daher als unverzichtbares Werkzeug für die geowissenschaftliche Forschung, das zukünftig auch in der forschungsgeleiteten Lehre zum Einsatz kommen wird. Ein jährlicher Kurs wird angeboten, um externen Nutzern den Zugang zur Technologie zu erleichtern.

Die Errichtung des neuen Elektronenstrahl-Mikrosonden-Labors an der JGU stellt somit einen bedeutenden Schritt in der Weiterentwicklung der naturwissenschaftlichen Forschung dar und unterstreicht die zentrale Rolle der Universität in diesem Bereich.