RFA
Röntgen-Fluoreszenz-Analyse
Prinzip
- Energiezufuhr über Röntenstrahlung oder Partiklestrahlung
- angeregten Elektronen verlassen Atomverbund ->erzeugen Lücke (K-,L-Vakanz)
- Elektronen aus höheren Schalen fallen kaskadenartig in die tieferen
- abgabe energiedifferenz schalen hauptsächlich in Form von Röntgenfluoreszenz (->elementspezifisch)
Erzeugung Röntgenstrahlung
- angelegte Spannung (Potential) beschlenigt elektronen
- schlagen auf Annode auf ->Energie
- Freisetzung/Abgabe Energie durch Röntgenstrahlung
Be Fenster weil wenig ABsorbtion der X-Ray
Bremsstrahlung
- entsteht durch die Abtrennung der Elektronen in der Anode
- jede Beschleunigung (auch negativ) von elektronen erzeugt elektromagnetische Strahlung
WD-RFA
Wellenlängen Dispersive - RFA
- Röntgenstrahlung erzeugt K-, L-Vakanz ->RF Strahlung
- Analysekristall zerlegt parallelisiertes Licht (Kolimator) in Wellenlängen (elementspezifisch)
- Messen mit Zählrohr oder Szintillationszähler (Quantifizierung über Zahl der Impulse)
RFA Probenvorbereitung
- Tabletten ( schmelzen oder pressen)
- auch schwerlösliche Proben ohne Aufschluss (-> Direktverfahren)
- RFA ermöglicht Multielementanalyse
Detektoren RFA
- Geiger-Müller-Zählrohr
- Szintillator
Geiger-Müller-Zählrohr
- Spannung zwischen Draht und Außenhülle
- so hoch, dass gerade keine Selbstentladung
- Röntgenphotonen ionisieren Gas im inneren => Entladungsimpuls
Messbereich Geiger-Müller-Zählrohr
Rekombination
- spannung zu gering , Ladungstrennung geht zurück statt zur Anode =>kein Messwert
Inisationsbereich
- alle primär erzeugten Ionen erreichen Annode, gemessener Strom proportional zu E
Proportionalitätsbereich
- elektronen haben so viel energie, dass durch Stöße sich weitere lösen => Elektronenlawine; immer noch proportional
Plateubereich
- Elektronenlawine so groß, dass das gesamte ZÄhlrohr erfasst wird
=> jedes Teilchen erzeugt unabhängig von seiner E den gleichen Strom
Gasentladung
- Potential so groß, dass es zur Selbstentladung des Gases kommt
= Auslösung ohne X-Ray Einfall
Def Totzeit
Zeit nach Auslösung des Zählrohrs bis es wieder auslösen kann
-> Aufhebung der Ladungstrennung nötig
Szintillator
- Röntgenphotonen treffen auf Kristakk
- Energieübertragung auf Kristallatome -> Lichtblitze entstehen
- Übertragung auf Photomultiplier =>Rückrechnung
ED-RFA
Energie Dispersive RFA
- X-Ray trifft durch Be Fenster auf gekühlten (N2) Halbleiterkirstall (alle Elektronen im Valenzband wegen Kühlung )
- wird absorbiert (hebt Elektronen in Leitungsband und erzeugt somit Löcher im Valenzband)
- kristall wird für kurze zeit elektrisch leitend
- Stromimpuls proportional zu E der Strahlung => Rückrechnung
Vorteile Nachteile ED-RFA
Vorteile
- besseres Nachweisvermögen
- einfacher aufgebaut (Kollimator und Analysekristall entfällt)
Nachteil
- geringere Energieauflösung
Handheld ED-RFA
- kompakt klein
- decken breites Feld an Analyten in einem Messzyklus ab
- Verwendung von Silizium Drift Detektor (SDD)
(geringere Kühlung, kleiner, günstiger) - schnellere Messzeiten
Peltier Kühlung
- 2 Kontaktstellen hintereinander liegend von 2 Halbleitern
- bewirkt Wärmeabgabe
APXS
Alpha Protone X-Ray Spectrometer
source of alpha particles ->emission with defined energy
hit atom=> backscattering ; angle close to 180° ->calculation possible
=> identification of compounds
Also able to archive K-,L-Vakanz => RF (elementspezifisch)
->compound identification
Nutzen im ERM
Elektronen Raster Mikriskop
- Messung der sekundär elektronen streuung und XRays
- hoch aufgelöstes Bild mit Unterscheidung der chemischen zusammenswtzung
Vorteile Nachteile RFA
Vorteile
- direkte schnelle Multianalyse fest und flüssig möglich
- probe nicht verbraucht
- messung durch gefäß möglich
- hohe ortsauflösung
Nachteile
- WD-RFA: AUfwendige Instrumentalisierung
ED-RFA: geringe Energieauflösung - schlechte Nachweisgrenzen weil Konkurrenzreaktionen
- Röntgenabsorbtion
- Auger elektronen (Konkurrenz zu RF)
- Comptonstreuung Streuung x-Rays
- Sekundärfluoreszenz: Fluoreszenzphoton regt selbst RF an
TRFA und Wafer TRFA
Total Röntgen Fluoreszenz Analyse
- streifender x_ray einfall auf Probe => totale Reflexion
- dünn aufgetragene Probe wird intensiver angeregt => Verbessung der Nachweisgrenze Faktor 1000
- Auswertung Halbleiterdetektor
Wafer TRFA Probenträger ist ein Wafer
Vorteile Nachteile TRFA
Vorteile
- schnelle nachweisstarke Multielementanalyse
- Oberflächenanalyse (wenn variabele WElleneinstrahlung möglich ist )
- sehr gute ABsolutnachweisgrenze
- Einfache Kalibrierung
- > Elementstandards und keine Kalibriergerade
Nachteile
- kleine Probenmengen
Repräsentanz, Hochrechnung nur möglich wenn sehr homogen
