Elektronenmikroskopische Untersuchungen des Minerals Lorándit (TlAsS2) aus Allchar in Mazedonien

Projektleitung

  • Tobias Necke, Maximilian Trapp, Stefan Lauterbach, Georg Amthauer und Hans-Joachim Kleebe

Beschreibung

Einkristalle des seltenen natürlichen Minerals Lorándit, TlAsS2, wurden mittels Elektronenmikroskopie (REM und TEM) untersucht, um zu überprüfen, ob diese Lorándit-Kristalle chemisch und strukturell homogen sind, um als effektiver Neutrino-Detektor im Rahmen des Lorándit-Experiments (LOREX) eingesetzt zu werden.

Abgesehen von wenigen sekundären Mineralien, die nur an der Oberfläche der Lorándit-Proben vorhanden waren, zeigte die REM-Untersuchung ebenso wie die TEM-Abbildungen homogene, ungestörte Kristalle, mit der einzigen Ausnahme von selten beobachteten Coffee-Bean Kontrasten.

EDS in Verbindung mit EELS-Analysen zeigten keinen signifikanten chemischen Unterschied, bei Analyse von Regionen auf oder neben den Coffee Beans. Das Vorhandensein von gitterstörenden Sekundärphasen-Ausscheidungen wurde ebenso ausgeschlossen wie Kristalldefekte wie Versetzungen und Stapelfehler, sodass kleine Flüssigkeitseinschlüsse, die während des Kristallwachstums eingeschlossen wurden, als wahrscheinlicher Ursprung dieser lokalen elastischen Dehnung diskutiert werden.

Die experimentellen Ergebnisse bestätigen, dass die untersuchten Lorándit-Einkristalle alle strukturellen und chemischen Anforderungen erfüllen, um als natürliches Mineral zur Bestimmung der solaren Neutrino-Flüsse eingesetzt zu werden.

Abb. 1: (a) STEM-BF Abbildung der Coffee-Bean Kontraste. Derartige Kontraste sind typische Indikatoren für lokale Kristallgitter-Verformungen. (b) Beugungsdiagramm (SAED) der [101]-Zonenachse, das die Orientierung der Coffee Beans parallel zur [010]-Richtung zeigt. Die roten Kreise markieren systematische Auslöschungen aufgrund der Raumgruppe P21/a der Lorándite mit Reflex-Bedingungen k = 2n für (0k0).
Abb. 1: (a) STEM-BF Abbildung der Coffee-Bean Kontraste. Derartige Kontraste sind typische Indikatoren für lokale Kristallgitter-Verformungen. (b) Beugungsdiagramm (SAED) der [101]-Zonenachse, das die Orientierung der Coffee Beans parallel zur [010]-Richtung zeigt. Die roten Kreise markieren systematische Auslöschungen aufgrund der Raumgruppe P21/a der Lorándite mit Reflex-Bedingungen k = 2n für (0k0).
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