Was ist röntgenfluoreszenzanalyse?

Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)

Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), auch bekannt als Röntgenfluoreszenzspektrometrie (RFS), ist eine zerstörungsfreie Analysemethode zur Bestimmung der elementaren Zusammensetzung von Materialien. Sie basiert auf dem Prinzip der Fluoreszenz, die entsteht, wenn ein Material mit Röntgenstrahlung angeregt wird.

Funktionsweise:

1. Anregung: Eine Probe wird mit Röntgenstrahlung (primäre Röntgenstrahlung) bestrahlt.
2. Ionisation: Die primäre Röntgenstrahlung kann innere Elektronenschalen (z.B. K- oder L-Schalen) der Atome in der Probe ionisieren. Das bedeutet, ein Elektron wird aus der Schale entfernt.
3. Fluoreszenz: Ein Elektron aus einer äußeren Schale füllt die entstandene Leerstelle in der inneren Schale. Bei diesem Übergang wird Energie in Form von Röntgenstrahlung (sekundäre Röntgenstrahlung oder Fluoreszenzstrahlung) freigesetzt. Die Energie der emittierten Fluoreszenzstrahlung ist elementspezifisch.
4. Detektion: Die Fluoreszenzstrahlung wird von einem Detektor aufgefangen und analysiert. Die Energie (oder Wellenlänge) und Intensität der detektierten Strahlung werden gemessen.
5. Analyse: Die Energie der Fluoreszenzlinien identifiziert die vorhandenen Elemente. Die Intensität der Linien ist proportional zur Konzentration des jeweiligen Elements in der Probe.

Arten der RFA:

• Energiedispersive RFA (EDRFA): Detektiert alle Energien gleichzeitig. Bietet eine schnelle Analyse, aber oft eine geringere Auflösung.
• Wellenlängendispersive RFA (WDRFA): Trennt die Fluoreszenzstrahlung nach Wellenlänge mithilfe eines Kristalls. Bietet eine hohe Auflösung und Genauigkeit, ist aber langsamer als EDRFA.

Anwendungsbereiche:

RFA findet breite Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter:

• Geologie und Bergbau: Analyse von Gesteinen, Erzen und Sedimenten (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/geologie%20und%20bergbau)
• Umweltanalytik: Überwachung von Schadstoffen in Böden, Wasser und Luft (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/umweltanalytik)
• Materialwissenschaft: Charakterisierung von Legierungen, Keramiken und Polymeren (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/materialwissenschaft)
• Archäologie: Analyse von Artefakten zur Bestimmung ihrer Zusammensetzung und Herkunft (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/archäologie)
• Lebensmittelanalytik: Bestimmung von Nährstoffen und Kontaminanten in Lebensmitteln (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/lebensmittelanalytik)

Vorteile der RFA:

• Zerstörungsfreie Analysenmethode
• Schnelle Analyse
• Multielementanalyse (simultane Bestimmung vieler Elemente)
• Geringe Probenvorbereitung
• Breiter Konzentrationsbereich

Nachteile der RFA:

• Empfindlichkeit begrenzt (nicht geeignet für Spurenelementanalysen in allen Fällen)
• Matrixeffekte können die Messgenauigkeit beeinflussen (die Zusammensetzung der Probe kann die Fluoreszenzstrahlung beeinflussen)
• Leichte Elemente (z.B. Bor, Beryllium) sind schwer zu detektieren