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Nachweis und Quantifizierung von Asbestfasern mittels Tisch-REM und EDS

Erfahren Sie, wie Tisch-REM in Kombination mit EDS die präzise Detektion, Identifizierung und Quantifizierung von Asbestfasern ermöglicht. Hochauflösende Bildgebung und elementare Kartierung liefern detaillierte Einblicke in Fasergröße, Verteilung und mineralische Zusammensetzung für Umwelt- und Material­sicherheitsanalysen.
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„Asbest“ ist keine einzelne chemische Verbindung, sondern die Bezeichnung für eine Gruppe von sechs natürlich vorkommenden, wasserhaltigen, faserförmigen Polysilikaten, die aus feinen, mikroskopisch kleinen Fasern bestehen. Asbest wurde in der Vergangenheit hauptsächlich als Baustoff verwendet, was zur Verbreitung von Asbest in Luft, Boden und Wasser geführt hat. Bereits in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde festgestellt, dass Asbestfasern hochtoxisch sind, und ihre Verwendung wurde in Europa und den USA zwischen Ende der 1980er- und Anfang der 1990er-Jahre verboten.

Abbildung 1 – Asbest
Abbildung 2 – Chemische Identität von Asbest (Toxicological Profile for Asbestos, Atlanta (GA): Agency for Toxic Substances and Disease Registry (US); September 2001)

Da die Toxizität von Asbest in erster Linie mit der Fasergröße zusammenzuhängen scheint, konzentrieren sich moderne analytische Methoden darauf, Informationen zu diesen Parametern sowie zur Gesamtzahl der Fasern und zum Mineraltyp bereitzustellen. Derzeit können die Anzahl und die Größenverteilung der Fasern in einer Probe ausschließlich durch direkte mikroskopische Untersuchung bestimmt werden. Diese kann entweder mittels Lichtmikroskopie oder Elektronenmikroskopie erfolgen.

Obwohl die Lichtmikroskopie bereits länger eingesetzt wird als die Elektronenmikroskopie, kann letztere deutlich tiefgehendere Informationen über das Vorhandensein, die Zusammensetzung und die Qualität von Asbestfasern in Proben liefern.

Tisch-Scanning-Elektronenmikroskope (Tisch-REMs) mit integrierter Elementaranalyse können Asbestfasern in Proben problemlos detektieren und den Mineraltyp mithilfe der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDS) identifizieren.

Abbildung 3 – BSD-Aufnahme von Asbestfasern in einer Faserzementprobe
Abbildung 4 – EDS-Karte von Asbestfasern in einer Faserzementprobe. Chrysotil- und Krokydolith-Fasern lassen sich anhand ihrer Zusammensetzung eindeutig unterscheiden: Erstere enthalten Magnesium (rot), letztere Eisen (grün). Die kalziumbasierte Zementmatrix ist blau dargestellt.

Die nahtlose Integration von REM-Bildgebung und EDS-Kartierung in modernen Tisch-REMs ermöglicht eine schnellere Analyse von Proben, die selbst nur geringe Mengen an Asbestfasern enthalten. Da Asbest häufig in Isoliermaterialien eingesetzt wurde, ist die Fähigkeit zur Untersuchung nichtleitfähiger Proben in diesem Anwendungsbereich unerlässlich. Das Semplor NANOS Tisch-REM bietet sowohl einen Niedervakuum-Modus als auch einen hochmodernen BSE-Detektor, um schärfere Bilder von leitfähigen und nichtleitfähigen Proben bei jeder Beschleunigungsspannung zu erhalten – entweder bei 10 kV für eine stärker oberflächenempfindliche Bildgebung oder bei 20 kV für höchste Auflösung und optimale EDS-Analyse. Die Zählung der Asbestfasern nach ihrer Identifizierung wird durch den hohen Kontrast zwischen den Fasern und dem restlichen Probenmaterial erleichtert, wobei die EDS-Karten die erforderliche mineralogische Identifikation liefern.

Abbildung 5 – Asbestfasern und nichtfaserige Einschlüsse eingebettet in Isoliergummi. Die BSD-Aufnahme zeigt an der Oberfläche befindliche mineralische Rückstände.
Abbildung 6 – Die an der Oberfläche befindlichen mineralischen Rückstände werden mithilfe dieser EDS-Karte identifiziert: Sowohl faserige als auch nichtfaserige Magnesiumsilikate (Mg: rot, Si: grün, Magnesiumsilikate: gelb) werden innerhalb der Gummimatrix (blau) nachgewiesen.

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