Das traditionelle Anwendungsgebiet der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA bzw. XRF) hat seine Wurzeln in der Geologie. Feste Proben waren die ersten Probenarten, die mit Röntgenstrahlen analysiert wurden. Im Laufe der Jahre haben sich die Anwendungen erweitert und umfassen heute die Analyse von Legierungen, verschiedenen Arten von Pulverproben, flüssigen Proben und Filtermaterial.
Prinzip der RFA
Die Wirkung der Röntgenfluoreszenz beruht auf der Anregung von Atomen in der Probe. Der Prozess der Röntgenfluoreszenz beginnt mit einem primären Röntgenstrahl, der in der Regel mit einer Röntgenröhre erzeugt wird. Diese Anregungsstrahlung trifft auf ein Kern-nahes Elektron des Atoms und entfernt das Elektron aus dem Atom. Die offene Position wird von einem Elektron aus einer weiter entfernten Außenhülle gefüllt, dabei wird Fluoreszenzstrahlung abgegeben. Die Energie dieser Strahlung ist charakteristisch für das spezifische Atom und kann damit zu einer qualitativen Analyse, welche Atome in der Probe vorhanden sind, verwendet werden.
Da in der Probe viele unterschiedliche Atome vorhanden sein können, werden Röntgenstrahlen mit unterschiedlichen Energien abgegeben. In einem energiedispersiven Röntgenfluoreszenz-Gerät wird die Fluoreszenzstrahlung durch einen Halbleiterdetektor erfasst. Die Röntgenstrahlen erzeugen im Detektor Signale, die von der Energie der einfallenden Strahlung abhängig sind. Die Signale werden an einen Mehrkanalanalysator übertragen.
Es wird jedes Fluoreszenzsignal einzeln verarbeitet, dies geschieht aber mit hoher Geschwindigkeit. Moderne Detektoren können 1 Million Impulse und mehr pro Sekunde verarbeiten. Dadurch kann das Spektrum quasi-simultan aufgezeichnet werden. Bereits mit einer kurzen Messzeit kann das Spektrum ausreichende Informationen zur Berechnung der Intensitäten liefern, mit denen die Zusammensetzung der Probe bestimmt werden kann. Die Verwendung einer längeren Messzeit ermöglicht höhere Intensitäten. Das führt zu einer besseren Präzision der Analyse und einem besseren Signal-zu-Untergrund-Verhältnis, und somit zu verbesserten Nachweisgrenzen.
Wenn eine hochpräzise Analyse der Konzentration eines in der Probe vorhandenen Elements erforderlich ist, sollten mindestens einige Millionen Impulse erfasst werden. Dies ist recht einfach, wenn die Probe eine hohe Konzentration eines Elements enthält und der Detektor eine hohe Zählrate verarbeiten kann. Schwieriger wird es, wenn die Konzentrationen niedrig sind und der Detektor nur eine niedrige Zählrate verarbeiten kann.
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