Was bedeutet Röntgenfluoreszenz (RF)?

Röntgenstrahlen bilden einen Teil des elektromagnetischen Spektrums. Sie befinden sich hochenergetischen Ultraviolettbereich. Ihre Energie wird in Kiloelektronenvolt angegeben oder bezogen auf die Wellenlängen, in Nanometer (nm). Röntgenfluoreszenz (RF) kann im Allgemeinen Elemente von Natrium bis Uran analysieren, in Konzentrationen zwischen Feststoffen, Flüssigkeiten und Pulver.

Wie funktioniert Röntgenfluoreszenz?

Alle RFA-Instrumente beinhalten zwei wesentliche Komponenten, eine Röntgenquelle, üblicherweise eine Röntgenröhre und einen Detektor.

Primäre Röntgenstrahlen werden von der Quelle erzeugt und auf die Oberfläche der Probe gelenkt. Manchmal wird ein Filter verwendet, um den Röntgenstrahl zu ändern.

Wenn der Strahl auf die Atome in der Probe trifft, wird sekundäre Röntgenstrahlung erzeugt, die von einem Detektor gesammelt und verarbeitet wird, um ein Spektrum zu erzeugen,
dass die Intensität der Röntgenstrahlen in Abhängigkeit ihrer Energie darstellt.

Durch die Position der Spitzen (Peaks) lassen sich die Elemente in der Probe identifizieren. Die Fläche der Peaks oder Intensität weist auf die Menge des Elementes in der Probe hin.

Das Analysegerät berechnet mit dieser Information die Elementzusammensetzung der Probe.

Der gesamte Prozess, vom Start per Knopfdruck oder Auslöser bis zum Erhalt der Analyseergebnisse, kann nur 2 Sekunden oder einige Minuten dauern.

Dies hängt von dem Instrument ab, dem Elementbereich, der gemessen werden soll, und der Konzentration dieser Elemente.

Die Energie des ausgestrahlten Röntgenstrahls ist charakteristisch für das Element.

Das heißt, die RFA liefert qualitative Informationen über die gemessene Probe.

Daneben kann RFA auch für mengenbezogene Messungen genutzt werden.

Was geschieht währned der Analyse mit den Atomen in der Probe?

Ein stabiles Atom besteht aus einem Kern und aus Elektronen, die es umkreisen.

Die Elektronen sind in Energieniveaus oder Hüllen angeordnet. Verschiedene Energieniveaus können eine unterschiedliche Anzahl von Elektronen enthalten.

Wenn ein hochenergetischer Primär-Röntgenstrahl auf ein Atom trifft, wird sein Gleichgewicht gestört. Ein Elektron wird aus dem niedrigen Energieniveau herausgeschleudert, wodurch eine leere Stelle entsteht, die das Atom destabilisiert.

Um es wieder zu stabilisieren, fällt ein Elektron von einem höheren Energieniveau in die freie Stelle. Der Energieüberschuss aus dem Wechsel der Energieniveaus wird in Form eines sekundären Röntgenstrahls abgegeben.

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