Am 17. März 2026 wurde an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz feierlich das neue Elektronenstrahl-Mikrosonden-Labor eingeweiht. Bei der Zeremonie waren bedeutende Persönlichkeiten wie der Wissenschaftsminister von Rheinland-Pfalz, Clemens Hoch, und Prof. Dr. Stefan Müller-Stach, Vizepräsident für Forschung der JGU, anwesend. Das neue Labor stellt einen Meilenstein in der Forschung dar, da es mit einer hochmodernen Feldemissions-Elektronenstrahl-Mikrosonde ausgestattet ist, die auf einem Raster-Elektronen-Mikroskop basiert.

Diese innovative Technologie ermöglicht eine zerstörungsfreie Analyse der chemischen Zusammensetzung fester Materialien, von Gesteinsproben bis hin zu Edelsteinen, Metallen sowie biologischen Proben wie Knochen und Zähnen. Erstmalig können Materialmengen ab Bruchteilen eines Kubikmikrometers präzise untersucht werden. Das breite Anwendungsspektrum der Mikrosonde reicht von geowissenschaftlichen Untersuchungen bis hin zu archäologischen und medizinischen Fragestellungen. So können etwa Rückschlüsse auf die Aufstiegsgeschwindigkeit von Magma durch Kristallanalysen in vulkanischen Schmelzen gezogen werden, oder die Entstehung und Lagerstätten seltener Erden durch sorgfältige Mineraluntersuchungen entschlüsselt werden.

Vielfältige Anwendungsbereiche

Die Elektronenstrahlmikrosonde erweist sich als unverzichtbar in der geowissenschaftlichen Materialkunde und liefert wichtige Daten zur Ermittlung von Bildungsbedingungen von Gesteinen sowie zur Dynamik geologischer Systeme. Sie erfasst qualitativ und quantitativ alle Elemente mit einer Ordnungszahl über 6 und erreicht eine Ortsauflösung von etwa 1 Mikrometer. Sogar Zusammensetzungskontraste an Phasengrenzen können qualitativ bis auf zirka 200 Nanometer aufgelöst werden, was die Vielseitigkeit des Geräts verdeutlicht.

Der Zugang zu dieser bahnbrechenden Technologie erfolgt über das Core-Facility-Projekt „core4u.“ Dies erleichtert Forschenden den Zugang zu hochspezialisierten Geräten und fördert die wissenschaftliche Kooperation innerhalb der strategischen Allianz der Rhein-Main-Universitäten. Die Gesamtkosten des Projekts belaufen sich auf 1,6 Millionen Euro, welche zur Hälfte von dem Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit Rheinland-Pfalz und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gedeckt wurden.

Technische Details der Mikrosonde

Ein Herzstück der Elektronenstrahlmikrosonde ist der Schottky-Emitter, der auf thermisch unterstützter Feldemission basiert. Diese Technologie sorgt für einen stabilen und energiearmen Elektronenstrahl, der essentielle Präzision für geochemische Analysen bietet. Es werden Elektronen mit bis zu 30 kV beschleunigt, die mit den Atomen der Probe interagieren, um spezifische Röntgenstrahlung zu erzeugen. Durch den Einsatz von verschiedenen Spektrometern kann die Zusammensetzung von Materialien wie Metallen, Keramiken und Gläsern genau analysiert werden.

Zusätzlich sorgt die Ausstattung mit verschiedenen Detektoren, darunter Sekundär-Elektronen-Detektoren und Kathodolumineszenz-Detektoren, für zweifellos vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Für die quantitativen Analysen ist eine glatte und polierte Oberflächenbearbeitung der Proben erforderlich; nicht-leitende Materialien müssen eine dünne Kohlenstoffschicht aufweisen, um elektrostatische Aufladungen zu vermeiden.

Die Eröffnung des neuen Elektronenstrahl-Mikrosonden-Labors an der JGU ist ein weiterer Schritt in die Zukunft der Wissenschaft, der nicht nur der Universität selbst, sondern auch der breiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zugutekommt.

Für weitere Informationen siehe: JGU Presse, BMFWF und Geowissenschaften Mainz.