Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Minerale und Erze im chemischen Fotolabor: Röntgenfarbkamera startet Routinebetrieb

14.10.2013
Eine einzigartige Röntgenfarbkamera geht heute im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in den Routinebetrieb.

Damit können die Forscher des zum HZDR gehörenden Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) künftig in sehr kurzer Zeit die Konzentrationen sehr fein verteilter Metalle, wie die Elemente der Seltenen Erden, in Erzmineralen bestimmen.


Die Röntgenfarbkamera wird mit Protonenstrahlung aus dem 6-MV-Ionenbeschleuniger des HZDR betrieben. Foto: HZDR/ Oliver Killig

Den Beginn des Routinebetriebs feiern die Wissenschaftler heute mit Kollegen, Partnern und Firmen, die am Aufbau der Kamera beteiligt waren. Sie wurde eigens für die analytischen Anforderungen des Instituts entwickelt.

„Wir wollen unsere Röntgenfarbkamera vor allem zur Analyse von Spurenelementen wie den Seltenerd-Elementen nutzen“, sagt der Leiter der Arbeitsgruppe Ionenstrahlanalytik am HIF, Dr. Axel Renno. Diese Elemente sind sehr fein verteilt, kommen meist nur in kleinen Mengen vor und sind aber für bestimmte Anwendungen sehr wichtig. Dazu gehören Elemente wie Neodym, welches man zur Herstellung stärkster Magnete in Windkraftanlagen braucht, oder Cer, das in Form von Cerdioxid für Katalysatoren, Sonnencremes oder Medizinpräparate eingesetzt wird.

Seltene Erden sind ein Schwerpunkt am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie; die Forscher kümmern sich sowohl um die Gewinnung der Rohstoffe aus dem Erz als auch um das Recycling der wertvollen Ressourcen aus ausgedienten Produkten wie Energiesparlampen.

Neben den Seltenerd-Elementen gibt es noch seltener vorkommende Stoffe, die sogenannten Ultraspurenelemente. Sie spielen eine wichtige Rolle, um die Prozesse bei der Bildung von Rohstofflagerstätten aufklären zu können. Die Analyse dieser Elemente soll ein weiterer Fokus der Messungen an der Röntgenfarbkamera sein.

Das Gerät hat wie eine Fotokamera einen Detektorchip; hinzu kommt eine Spezialoptik für die Röntgenstrahlung. Es analysiert genau die chemische sowie räumliche Zusammensetzung einer Probe. „Der Vorteil ist, dass wir Stoffe nun deutlich schneller analysieren können als mit ähnlichen Methoden“, so Axel Renno. So könne sich die Untersuchung einer mineralischen Probe von einem Tag auf eine Stunde verringern. Das ist möglich, weil die Probe nicht nach und nach „abgetastet“, sondern auf einmal komplett beleuchtet und untersucht wird.

Zuerst wird ein Protonenstrahl – also schnelle, positiv geladene Teilchen aus dem großen Ionenbeschleuniger, den das HZDR betreibt – gleichmäßig auf eine Probe gelenkt. Wenn die Protonen auf die Probe treffen, entsteht Röntgenstrahlung. Sie ist für jedes Element, das in der Probe enthalten ist, charakteristisch und wird von der Röntgenfarbkamera aufgenommen. Dadurch wissen die Forscher, aus welchen chemischen Elementen die Probe besteht.

Auf einem Bildausschnitt mit einer Seitenlänge von je 12 Millimetern werden dabei 70.000 Bildpunkte gleichzeitig erfasst. Ein optisches Bild entsteht durch eine Speziallinse für die Röntgenstrahlung: Dafür wurde eine Kapillaroptik aus hauchdünnen Glasröhrchen entwickelt; sie ordnet jeden Röntgenstrahl auf der Probe den Bildpunkten zu.

Die Röntgenfarbkamera am HZDR wurde durch das BMBF in der Fördermaßnahme „r3 – Strategische Metalle und Mineralien“ gefördert. Sie ist eine der wenigen Apparate weltweit, mit der man die räumliche Verteilung von Spurenelementen wie den Seltenerd-Elementen schnell untersuchen kann. Einzigartig ist allerdings, dass sie mit einem Protonenstrahl aus einem Ionenbeschleuniger, wie das HZDR ihn hat, betrieben wird.

Die Kamera wurde speziell für diese Zwecke angepasst. „Für ihre Unterstützung und ihr Knowhow bedanken wir uns bei unseren Kollegen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung und des HZDR sowie bei den beteiligten Unternehmen: dem Institute for Scientific Instruments GmbH, der PN Sensor GmbH, der DREEBIT GmbH und der TSO Thalheim Spezialoptik GmbH“, so Renno.

Bisher wurden Kameras dieser Art an noch größeren Beschleunigeranlagen, sogenannten Synchrotrons, betrieben. Das Helmholtz-Institut Freiberg (HIF) beschäftigt sich im Rahmen des BMBF-Projektes MEGA damit, die Technologie für die Bedingungen in Bergwerken und Aufbereitungsanlagen anzupassen. „Wir setzen also die Vorteile der Analytik mit Ionenstrahlen, wie wir sie in Dresden betreiben, für die Analyse von Rohstoffen ein“, sagt Renno. Moderne, ortsaufgelöste analytische Methoden sind eine wichtige Grundlage, um effizientere Rohstofftechnologien, wie sie am HIF erforscht werden, zu entwickeln.

Weitere Informationen:
Dr. Axel Renno
Leiter Ionenstrahlanalytik
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel.: 0351 260 3274 | a.renno@hzdr.de
Medienkontakt:
Anja Weigl
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel. 0351 260 4427 | a.weigl@hzdr.de | www.hzdr.de/hif
Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?

Zur Beantwortung dieser wissenschaftlichen Fragen werden Großgeräte mit einzigartigen Experimentiermöglichkeiten eingesetzt, die auch externen Nutzern zur Verfügung stehen.

Das HZDR ist seit 2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Es hat vier Standorte in Dresden, Leipzig, Freiberg und Grenoble und beschäftigt rund 1.000 Mitarbeiter – davon ca. 450 Wissenschaftler inklusive 160 Doktoranden.

Dr. Christine Bohnet | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.hzdr.de/presse/hspixe
http://www.r3-innovation.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Quanten-Übertragung auf Knopfdruck
14.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics