Quanten-Diamant-Mikroskop für die Geologie
QDM-Messung eines vier Milliarden Jahre alten Zirkons der von deutlich jüngerem Material umgeben ist
Moderne paläomagnetische Studien basieren häufig auf der Messung von Gesteinsproben im Zentimeterbereich, da diese Größe eine gute Balance zwischen Handhabung, Genauigkeit und ausreichender magnetischer Momentstärke bietet. Natürliche Gesteine mit komplexen geologischen Geschichten enthalten jedoch oft verschiedene Magnetisierungsgenerationen im Submillimeter-Bereich. Beispielsweise können sedimentäre Gesteine, einschließlich chondritischer Meteoriten, Millimeter- oder submillimetergroße Fragmente mit unterschiedlichen Magnetisierungen aufweisen. In magmatischen Gesteinen können kleine Teilbereiche stabilere Magnetisierungen haben als das umgebende Material. Die Gewinnung von Informationen über magnetische Felder aus solchen Proben hängt von der genauen Messung des Nettomoments ab. Aufgrund ihrer geringen Größe haben viele dieser Proben Nettomomente, die mit in der Geologie gängigen Instrumenten nicht nachweisbar sind.
Die Notwendigkeit, Proben mit sehr niedrigen magnetischen Momenten zu messen, hat zur Entwicklung von magnetischen Bildgebungstechniken wie dem SQUID-Mikroskop und dem Quanten-Diamant-Mikroskop (QDM) geführt. Beide Instrumente erstellen typischerweise Karten einer einzelnen Magnetfeldkomponente in der Nähe der Probe, wobei das QDM auch vollständige Vektorkarten des Magnetfelds erzeugen kann. Dazu bietet das QDM eine ganze Reihe weiterer Vorteile: Es hat ein deutlich größeres Sichtfeld, kürzere Messdauer, und benötigt keinen Kryostaten um den Sensor zu kühlen. So wird das QDM zu einem neuen, leistungsstarken Messsystem für die magnetische Charakterisierung von geologischen Proben.
- Empfindlichkeit: < 200 nT/Hz½ (bei 10 Mikrometer räumliche Auflösung)
- < 5 μT/Hz½ (1 Mikrometer räumliche Auflösung)
- Räumliche Auflösung: ≤ 1 Mikrometer
- Sichtfeld: 4 x 4 mm2
