Advanced Analytical Technologies  
Luft und Partikelanalyse
Umwelt Massenspektrometrie
Instumentelle Analytik
Optische Mikroanalytik
Ultrakurzzeit-Spektroskopie

Group for Instrumental Analysis

Die Entwicklung von Materialien und das Verständnis ihrer Eigenschaften sind eng mit den Möglichkeiten der chemischen Charakterisierung verknüpft. Im Vordergrund unserer Aktivitäten stehen Verfahren für ortsaufgelöste Analysen, analytische Arbeiten mit geringen Probemengen (Mikrotechniken) sowie die Entwicklung neuer Analysentechniken zur grössenabhängigen chemischen Charakterisierung von Kolloiden und Nanopartikeln. Wir erbringen Dienstleistungen für Industrie, Behörden und Privatpersonen. Mit unserer fundierten analytischen Erfahrung und unseren vielseitigen instrumentellen Möglichkeiten können wir bei vielfältigen chemisch-analytischen Fragestellungen Unterstützung leisten:

Materialcharakterisierung

  • Elementspurenanalytik z.B. in der Halbleitertechnik
  • Spezialanalytik anorganischer Parameter in diversen Matrices
  • Analytik von Kulturgütern oder Metallkunstobjekten
  • Identifizierung unbekannter Stoffe
  • Ursachensuche bei Schadenereignissen
  • Beratungen in Fragen der Toxizität und Arbeitsplatzsicherheit
Contact

Prof. Dr. Davide Bleiner, LA265,

Swiss Federal Laboratories for Materials & Technology (Empa)

Ueberlandsstrasse 129, CH-8600 Duebendorf

Switzerland

Phone: +41 58 765 4934,

E-mail: davide.bleiner@empa.ch

Für analytische Dienstleistungen / For analytical Service contact the Empa Portal

Main Projects

NanoSpray. Nanomaterialien weisen vielfältige physikalische und chemische Eigenschaften auf und ihre einzigartigen Eigenschaften haben ihnen eine Unzahl an Anwendungsmöglichkeiten in den unterschiedlichsten Bereichen beschert. Daher gab es in den letzten Jahren einen enormen Anstieg in der Verwendung von Nanomaterialien in Konsumentenprodukten. Trotz aller positiven Eigenschaften haben Nanomaterialien auch Bedenken bezüglich negativer Effekte auf die menschliche Gesundheit hervorgerufen. Insbesondere Spray Produkte, welche Nanopartikel beinhalten verdienen es näherer untersucht zu werden. Das Projekt beschäftigt sich mit der Untersuchung von nanopartikelhaltigen Spray Produkten und der Freisetzung der Partikel. Handelsübliche Produkte werden bezüglich diverser Kriterien charakterisiert. Hierfür wird sowohl die Suspension als auch das Aerosol untersucht, um die Partikel Anzahl, Partikel Grösse, Chemie und Morphologie zu bestimmen.

Die Ionenchromatographie (IC) beruht auf den Trennprinzipien Ionenaustausch, Ionenpaarbildung und Ionenauschluss. Sie eignet sich ausgezeichnet für die schnelle Bestimmung zahlreicher anorganischer und organischer Ionen sowohl in wässrigen als auch organischen Proben wie zum Beispiel die Bestimmung von Aminen oder organischen Säuren. Wir setzen die IC in der Umwelt- und der Wasseranalytik ein. Das Ionenchromatographie-Systemfür die Reinstwasser-Ionenanalytik ist in einer Clean-Bench installiert und arbeitet mit chemischer Supression. Das Probeneinführungssystem ist vollautomatisch und arbeitet mit individueller Probenanreicherung, wobei Probenvolumen bis 10 mL angereichert werden können. Die Detektion der gängigen Anionen wie F-, Cl-, NO3-, Br-, PO4- und SO4- wird mit einer Leitfähigkeitsmesszelle durchgeführt. Die Nachweisgrenze beträgt ca. 0.1 µg/l. NO2 kann sehr sensitiv und empfindlich (Nachweisgrenze < 0.01µg/l) mit einem elektrochemischen Detektor bestimmt werden. Diese Methode der Bestimmung von Ionen ist eine einfache und wenig störungsanfällige Alternative zur Ionenchromatographie, z.B. im Fall von Überlagerung des Analyten durch andere dominante Stoffe. Zur Anwendung gelangt diese Methode beispielsweise zur Bestimmung von Brom in Kunststoffen (als Bromid nach Sauerstoff-Aufschluss), Chlorid in wässrigen Auszügen von Zement sowie Ammonium in Abfall-Eluaten oder Bergwässern.

Die Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS, Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) ermöglicht die Bestimmung einer Vielzahl von Elementen und ist eines der meist genutzten Verfahren der Spurenelementanalytik. Ursprünglich war die ICP-MS eine Methode zur Analyse von Lösungen; die Kopplung mit Laser-Ablations-Systemen ermöglicht jedoch auch die direkte Analyse von Festköpern. Es stehen zwei Geräte zur Verfügung: Ein Quadrupol-Massenspektrometer für die Elementanalytik mit verschiedenen Probeneinführungssystemen (UV-Laser, Ultraschallzerstäuber, Fliessinjektion, elektrothermische Verdampfung) sowie ein hochauflösendes Massenspektrometer, welches hauptsächlich für die Untersuchung von Reinstwasser und anderen Materialien, bei denen die hohe Auflösung (über 10'000) und Empfindlichkeit dieses Gerätes erforderlich ist. "Problemelemente" der klassischen Quadrupol-ICP-MS wie Eisen, Schwefel oder Phosphor lassen sich damit mühelos bestimmen. Durch Beschuss der Oberfläche mit einem UV-Laser können feste Proben direkt analysiert werden, indem das abgetragene Material in ein ICP-MS transportiert wird. Da der Laserstrahl auf einen Punkt fokussiert werden kann, können mit dieser Methode Informationen über die Homogenität einer Probe oder über die örtliche Verteilung von Verunreinigungen gewonnen werden. Wir verfügen über besondere Erfahrung in der Bestimmung von purenverunreinigungen in Metallen.

NanoAir. Grössenaufgelöste Elementaranalyse von Nanopartikeln in Aerosolen durch Verwendung einer Kopplung von SMPS und Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines analytischen Instruments zur gleichzeitigen Online-Bestimmung von physikalischen und chemischen Eigenschaften von Aerosol-Partikeln im Grössenbereich zwischen wenigen bis einigen hundert Nanometern. Ein SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer) selektiert einzelne Partikelgrössen und misst die Anzahlkonzentration der klassierten Aerosolpartikel. Ein ICPMS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) bestimmt die Konzentration chemischer Elemente in den zuvor grössenklassierten Partikeln. In früheren Kopplungen von SMPS und induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) konnten nur Aerosole mit wohldefinierter Durchflussrate in den Messaufbau gebracht werden. Aufgrund der kleinen Lufttoleranz des ICP wurde zudem meist Argon als Trägergas verwendet. Durch den Einsatz eines Rotationsverdünners (Rotating Disk Diluter, RDD) als Proben-Einführungssystem können diese Nachteile umgangen werden, und der Messaufbau ist in der Lage, Partikel in verschiedenen Trägergasen zu untersuchen, ohne die Abhängigkeit von einer ursprünglichen Durchflussrate. Geplante Anwendungen der Messtechnik:

  • Untersuchungen zur Erzeugung von Nanopartikeln und deren Alterungsverhalten (Agglomeration, chemische Veränderungen, …)
  • Forschung an der Entstehung von Aerosolen und dem Verhalten von künstlich erzeugten Nanopartikeln in Sprayprodukten für Privatanwender.
  • Analyse der Partikelentstehung während der Verbrennung von Nanomaterialien in einem Modellreaktor zur Verbrennung von Abfallproben im Labor.

Der gesamte organische Kohlenstoff (total organic carbon, TOC ) ist ein Summenparameter für den Gesamtgehalt an organisch gebundenem Kohlenstoff. Mit dem zur Verfügung stehenden Gerät lässt sich die Separation von Kohlenstoff-Spezies in wässrigen und festen Proben rasch und zuverlässig durchführen. Das Gerät besteht aus einem Flüssig-Teil für TOC-Gehalte >1 µg/l in wässrigen Proben sowie einem Feststoff-Teil, mit welchem neben gesamtem organischem Kohlenstoff (TOC) auch gesamter Kohlenstoff (total carbon, TC) und anorganischer Kohlenstoff (inorganic carbon, IC) bestimmt werden können. Der Flüssigteil wird hauptsächlich zur Untersuchung von TOC-Eluaten und Reinstwasser verwendet, der Feststoff-Teil gelangt vor allem für Umweltproben wie Aschen, Schlacken oder Schlämme zum Einsatz.

  • Head of Group
    • Prof. Dr. D. Bleiner
  • Staff
    • Dr. M. Senn
    • R. Figi
    • C. Schreiner
    • O. Nagel
    • R. Haag

 

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