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Technische Ausstattung
 

Technische Ausstattung - Plasma Ionisation Multikollektor Massenspektrometer (PIMMS)

PIMMS Labor

Wir verfügen über ein ThermoFinnigan® „Neptune“ (PIMMS) mit einem Laser zur Beprobung (New Wave Research UP213), beides dient der Analyse multipler Elemente aus sehr geringen Probenmengen. PIMMS, UP213 und das dazugehörige Reinraumlabor (Planung und Bau durch die PicoTrace GmbH) sind neue Ergänzungen zu den bestehenden Anlagen zur Datierung und Isotopenanalyse der MPI EVA Forschungsgruppe Archäometrie

Der Messraum mit dem Neptune (PIMMS)

Das PIMMS ist zur Zeit für die Analyse von Strontiumisotopenverhältnissen konfiguriert, die aus Knochen und Zähnen von modernen und fossilen Menschen, Tieren und Pflanzenmeterialien stammen gewonnen werden. Diese Daten dienen als individuelle Proxy bei der Entschlüsselung von Paläoernährung und Wanderungsbewegungen. Zukünftige Anwendungen dieser Anlage werden in der Isotopenanalyse von Uran (Datierung), Kalzium (Ernährung) oder Eisen (Ernährung) in modernem und paläoanthropologischem Material liegen.

Mit dem ThermoFinnigan Neptune sind wir in der Lage, die Isotopenverhältnisse in einer Vielzahl von Materialien (biologisch oder geologisch) zu bestimmen, dies kann entweder in Lösung oder direkt nach minimaler Probenvorbereitung mit dem NewWave UP214 Laserablationssystem geschehen. Weiterhin ist die Analyse hochreiner Proben unter Benutzung der Elemental Scientific Inc. SSL Quartzkammer und verschiedenen PFA Mikroflußraten (50-100µL/min) mit anschließender Vernebelung über den Cetac ASX-110FR Mikro-Autosampler möglich.

Neptune

Das „Neptune“ ist in unsere Reinraumanlage integriert, wo es in einem spezialgefertigten klimatisierten Raum untergebracht ist. Es ist gekennzeichnet durch einen hohen Probendurchsatz und drei Auflösungsmodi (niedrig, mittel und hoch), die dazu dienen, Interferenzen mehrerer Elemente auf einer Masse zu verringern. Das „Neptune“ ist mit neun Faraday’schen-Kollektoren ausgestattet: vier an jeder Seite eines axial-festen Detektors. Der mittlere Detektor kann umgeschaltet werden auf SEM-Funktion (Secondary Electron Multiplier) mit zugeschalteter RPQ Linse (Retarding Potential Quadropole). Weiterhin besitzen wir Mehrfach-Ionenzähler, die bei sehr schwachen (<5mV) Signalen zur Bestimmung der Isotopenverhältnisse benutzt werden können

Bei der Beprobung von Feststoffen mittels Laser verwenden wir unseren NewWave Research UP213 Nd:YAG ultraviolette Festkörperlaser. Der UP213 produziert bodenflache Probenpunkte mit Durchmessern zwischen 5 bis 160 μm. Das abgelöste Probenmaterial wird durch hochreinem Helium aus der Ablationszelle in das Plasma des „Neptune“ gespült, wobei es im Plasmastrom mit Argon vermischt wird.

UP213 laser mit Stromversorgung
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Der NewWave UP213 Laser mit Stromversorgung und Wasserkühlung
Beim Bestücken der heliumgefluteten Ablationszelle mit einer Probe.

 

Forscher im clean room

Die Aufbereitung der Proben für die Isotopenanalyse mit hochreinen Lösungen erfolgt in unserem metallfreien Klasse-100-Reinraum innerhalb der PIMMS-Anlage. Die gesamte Anlage, also auch der Neptune-Raum, wird mit Luft versorgt, die durch HEPA Filter gereinigt wird. Der Raum zur Probenvorbereitung ist der sauberste Raum der Anlage, hier herrscht ein Überdruck. Es gibt sechs Klasse-1000-Arbeitsplätze mit zehn programmierbaren Heizplatten, eine zweistufige Heizdestillations-Kaskade und ein Säure-Druck-Aufschluss-System für 16 Proben (DAS). Hierbei handelt es sich komplett um Entwicklungen der Fa. Pico Trace GmbH.

 

Arbeitsplatz für Säuren DestillierungNeben den Mehrzweckarbeitsplätzen (Probentrocknung und Lösungsverdunstung) gibt es zwei Arbeitsplätze, die fest der Säuredestillation und dem chemischen Aufschluss der Proben zugeordnet sind. Die Heizplatten werden über zwei hochmoderne Touchscreenschnittstellen bedient, die sich innerhalb und außerhalb des Reinraums befinden.

 

 

BalanceraumBalancraum

Im benachbarten Wiegeraum werden Proben und Standards zunächst in Teflonbechern oder in Savillex-Röhrchen gewogen, bevor sie mittels hochreiner Säure chemisch aufgeschlossen werden, um anschließend über ein elementspezifisches Ionenaustauscherharz der Eichrom Technologies Inc. chromatographisch aufgereinigt zu werden.

 

Die letzten Gäste und ständige Nutzer der PIMMS-Anlage:

Kate Britton (MPI-EVA; University of Durham)

Dr. Sandi Copeland (MPI-EVA)

Dr. Vaughan Grimes(MPI-EVA): Isotopenverfahren (Sr, Pb and O) zur Rekonstruktion homininer Migration.

Dr. Yaowu Hu (MPI-EVA): Migration und die Anfänge des Ackerbaus im Tal des Gelben Flusses während des chinesischen Neolithikums.

Paul Sandberg (PhD student, University of Colorado at Boulder): Untersuchung menschlicher Migration im mittelalterlichen Nubien: Strontiumisotopenanalyse und die letzten christlichen Nubier.

Dr. Colin Smith (MPI-EVA): Multiple Isotopenuntersuchungen an Skeletten von Kreta der Minoan-Periode

Jennifer Stallo (MSc student, University of Cincinnati): Untersuchung der frühgriechischen Kolonisierung an der Fundstelle von Appolonia in Albanien

 

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