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Geowissenschaften

Geological Thin Section Preparation

Was ist ein geologischer Dünnschliff?

Auf vielen Gebieten der Geowissenschaften wie z. B. Mineralogie, Petrographie, Sedimentologie usw. werden Dünnschliff-Präparationen benötigt, um Proben mikroskopisch zu untersuchen und die Eigenschaften des Bodens oder Gesteins zu analysieren. Diese Analyse erfolgt normalerweise mittels polarisiertem Durchlicht, und dafür werden Dünnschliffe exakt definierter Dicke benötigt.

Auch Auflichtmikroskopie ist bei bestimmten Anwendungen weit verbreitet, und diese Technik bedarf einer planen und hochpolierten Oberfläche der Probe, um beste Ergebnisse zu erzielen. Die zunehmende Verwendung von Elektronenmikroskopen trägt ebenfalls zum Bedarf an Dünnschliffen höchster Qualität aus einem breit gefächerten Materialsortiment bei.

Dünnschliff-Vorbereitungssysteme

Traditionell wurde dieser zeitraubende Arbeitsgang in Handarbeit erledigt. Logitech revolutionierte das Verfahren durch Einführung von Bearbeitungssystemen, die die Vorbereitung von Dünnschliffen automatisieren und vereinfachen - mit qualitativ wesentlich besseren Ergebnissen :

  • konstante Herstellung von Dünnschliffen höchster Qualität
  • Steigerung des Probendurchsatzes bei der Dünnschliff-Vorbereitung
  • kein Läppen und Polieren von Hand
  • einfache Herstellung von Dünnschliffen unterschiedlicher Abmessungen

Prozessroute zur Präparation von geologischen Dünnschliffen

 

Schritt 1 : Sägen und Trennen
Wenn das geologische Material fest und unempfindlich ist, wird das Gestein zuerst an das Format für den Objektträger angepasst.

Schritt 2 : Imprägnieren (optional)
Wenn das geologische Material weich und bröckelig und daher zersetzbar ist, wird es zuerst mit Harz imprägniert. Das Modell IU30 ermöglicht es, die Probe so lange wie nötig in der rechten Kammer zu entgasen. Das Harz kann dann separat in der linken Kammer entgasen und auf die Probe, die unter Vakuum bleibt, gegossen werden. Sobald das Harz ausgehärtet ist, kann das Material, wie in Schritt 1, gesägt werden.

Schritt 3 : Ein Standard-Dünnschliff hat eine einheitliche Dicke von 30 µm. Um eine plane Referenzfläche für die nachfolgende Klebung auf dem Objektträger zu erzielen, wird eine Seite des Gesteinsklötzchen, das in Schritt 1 und 2 präpariert wurde, in einem Edelstahlring unter einem Druckblock mit einem Gewicht von 3,5kg auf einer Gusseisen-Läppscheibe plan geläppt.

Schritt 4 : Läppen der Objektträger auf einheitliche Dicke
Der Glasobjektträger zur Aufnahme des geologischen Probenmaterials muss parallel und von einer definierten Dicke sein. Eine Seite des Objektträgers wird auf den Präzisionsläppköpfen PLJ2, PLJ7 oder CJ30 plan und parallel geläppt. Diese Läppköpfe werden so eingestellt, dass der Läppvorgang automatisch bei der gewünschten Dicke beendet wird.

Schritt 5 : Kleben der Proben auf die präparierten Objektträger
Die geläppten Proben können nun auf die Glasobjektträger geklebt werden. Epoxidharz mit der geeigneten Brechungszahl wird hierfür benutzt (z. B. Epo-Tek 301). Eine dünne Schicht Harz wird auf die getrocknete und geläppte Seite des Gesteinsklötzchens aufgetragen. Danach wird die geläppte Fläche des Objektträgers auf das Gesteinsklötzchen aufgedrückt. Nach Ausdrücken von Luftblasen wird das Klötzchen samt Objektträger in eine Klebepresse wie der BJ 6 platziert.

Schritt 6 : Dünnen der aufgeklebten Proben
Zu diesem Zeitpunkt sind die Gesteinsklötzchen zu dick für das Endläppen und müssen auf eine Dicke von 300-500 µm gedünnt werden. Dieser Vorgang wird auf den Sägen GTS1, Modell 15 oder CS30 erzielt.

Schritt 7 : Läppen der Proben auf Enddicke
Die abgedünnten und geklebten Proben können jetzt auf einen PLJ2, PLJ7 oder CJ30 Präzisionsläppkopf gesetzt und zur gewünschten Enddicke geläppt werden - 30 µm bei einem Standard-Dünnschliff oder 40 µm, falls der Schliff poliert werden soll.

Logitech bietet eine umfassende Auswahl an Systemen, die alle diesen Anforderungen gerecht werden und, die es dem Anwender ermöglichen:

  • Dünnschliffe von höchster Qualität reproduzierbar herzustellen
  • den Durchsatz an Proben zu erhöhen
  • nahezu manuelle Läpp- und Polituranwendungen auszuschließen
  • Dünnschliffe in unterschiedlichen Größen mit gleichem Aufwand herzustellen

Ob für Ultra-Dünnschliffe bis auf 10 µm oder weniger, für Dünnschliffe zwischen 20 und 50 µm oder für polierte Dünnschliffe, Logitech hat diverse Systemlösungen für alle Ihre Anforderungen zur Präparation von Dünnschliffen entwickelt.

 

Zusätzlich zur Herstellung Standard-Dünnschliffen sind Logitech-Systeme so vielseitig, um Materialien wie z. B. Ultradünnschliffe, Beton, Kohle, Böden und Flüssigkeitseinschlüsse, für die spezielle Techniken notwendig sind, zu bearbeiten.

Dünnschliff-Präparation von Böden Die problematische Beschaffenheit von Böden erfordert eine sorgfältige Präparation, um Beschädigungen der Struktur zu vermeiden

Vor Beginn der Bearbeitung muss der Bodenprobe das Wasser entzogen werden. Normalerweise wird die Probe mehrere Tage lang in einem gut gelüfteten Raum gelagert, bis sie ein gleichmäßiges Gewicht erreicht hat. Dann wird die Probe auf einer Heizplatte 48 Stunden lang bei 40°C getrocknet.

Der Boden ist nun vorbereitet für die Imprägnierung mit dem IU30 Vakuum-Imprägniergerät (Schritt 2 der Standard-Prozessroute). Sobald das Harz ausgehärtet ist, wird die Probe mit der GTS1 oder CS30 Säge getrennt. Eine nicht-wässrige Lösung, zum Beispiel Ethylenglykol, kann als Kühlflüssigkeit eingesetzt werden, damit der Boden nicht beschädigt wird. Wasser sollte NICHT benutzt werden.

Dünnschliff-Präparation von Beton Dünnschliffe aus Beton werden für verschiedene Untersuchungen hergestellt: Bestimmung der Porosität, Einschlussanalyse, Mineralzusammensetzung usw.

Um Analysen besonders bei Festellung der Porosität einfacher zu machen, werden die Poren im Beton mit eingefärbtem Harz imprägniert, um sie besser zu kontrastieren. Normalerweise wird das Färbemittel mit dem Harz vermischt, bevor es zur Imprägnierung der Probe in dem IU30 Vakuum-Imprägniergerät (Schritt 2 der Standard-Prozessroute) eingesetzt wird.

Das Resultat der Imprägnierung ist, dass das gefärbte Harz alle Poren füllt und dass diese leicht vom umgebenden Material zu unterscheiden sind. Es können auch Fluoreszenzfarbstoffe eingesetzt werden. In jedem Fall müssen Betonproben, ob gefärbt oder nicht, entweder komplett oder oberflächenimprägniert werden, um weiteres Bearbeiten zu ermöglichen.

Ultra-Dünnschliff-PräparationUltra-Dünnschliffe müssen auf beiden Seiten poliert werden. Getrimmte Gesteinsstücke werden zuerst entsprechend der Standard-Prozessroute bis Schritt 3 "frei" geläppt. Dann müssen sie unter Druck in einem Konditionierring auf einer Logitech Läpp- und Poliermaschine wie der LP50 auto, der PM5 auto-lap oder der PM5 auto-pol "frei" poliert werden.

Wenn der Poliervorgang abgeschlossen ist, können die Gesteins-Chips mit der polierten Seite nach unten auf einem präparierten Glas-Objektträger (Schritt 5) montiert, gedünnt (Schritt 6) und auf 25-30 µm geläppt werden (Schritt 7). Danach wird der geläppte Abschnitt mit einem PP5 Präzisionspolierkopf auf einer weichen Metallplatte auf die erwünschte Dicke - in einigen Fällen auf weniger als 13 µm - poliert.

Flüssigkeitseinschlussuntersuchungen Für Flüssigkeitseinschlussanalysen benutzte Proben müssen auf beiden Seiten poliert werden, da die Einschlüsse so klein sind, dass sie von größeren Oberflächeneigenschaften der geläppten Oberfläche verdeckt würden.

Zuerst werden die Klötzchen gesägt und "frei" geläppt (wie in Stufe 1 und 3 der Standardroute). Nach dem Läppen werden die Klötzchen auch "frei" poliert (z. B. unter Druck auf einem Polier-Pad oder einer weichen Metallplatte). Sie können mit der polierten Seite nach unten auf einen präparierten Objektträger entweder mit Epoxid Harz, falls die Proben nicht abgelöst werden sollen (wie in Schritt 5), oder mit Wachs oder einem anderen temporären Kleber, falls die Proben später abgelöst werden sollen, geklebt werden. Schließlich werden sie gesägt, geläppt und poliert. Für eine gewünschte Enddicke von 80 bis 250µm erfolgt dies wie bei einem Standarddünnschliff, andernfalls erfolgt dies mit den hier beschriebenen Techniken zur Bearbeitung von Ultrdünnschliffen.

Dünnschliff-Präparation von Kohle Kohle ist ein besonders schwer zu bearbeitendes Material. Sie ist generell brüchig, verformungsanfällig unter geringen Spannungen, wärmeempfindlich und opak, und benötigt daher einen Dünnschliff, der weniger als 10 µm dick, um die Struktur klar unter dem Mikroskop zu definieren.Read more about this

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