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Lexikon der Optik: Röntgenspektralanalyse

Röntgenspektralanalyse, Verfahren zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung eines Stoffes aus seinem Röntgenspektrum.

1) Emissions-Röntgenspektralanalyse. Hier werden die Atome durch Beschuß mit Elektronen, deren Energie zwischen 10 und 50 keV liegt, zur Aussendung der charakteristischen Röntgenlinien (Röntgenspektren) veranlaßt. Dieses Verfahren findet besonders in der Röntgenemissions-Mikroanalyse Anwendung. Hierbei wird mit einer feinen Elektronensonde ein Probenvolumen von etwa 1 μm3 Größe erfaßt. Die von dort emittierte Röntgenstrahlung wird mit Hilfe von gebogenen Kristallen spektral zerlegt. Die Röntgenstrahlung fällt dabei auf mehrere Kristalle, die unter verschiedenen Winkeln angeordnet sind und daher aufgrund der Braggschen Reflexionsbedingung bei unterschiedlichen Wellenlängen reflektieren. Die reflektierten Strahlen fallen auf separate Detektoren. Moderne Analyseverfahren bringen auch das Rasterprinzip in Anwendung. Dabei werden gleichzeitig (zeilenweise) die Elektronensonde über die Probenoberfläche und der Elektronenstrahl eines Oszillographen über dessen Leuchtschirm geführt, wobei das vom Detektor gelieferte Signal zur Intensitätssteuerung des Elektronenstrahls benutzt wird.

2) Röntgenfluoreszenzanalyse. In diesem Falle wird durch Absorption der einfallenden Röntgenstrahlung Fluoreszenzstrahlung erzeugt, die für die betreffende Substanz charakteristisch ist. Der Rückschluß von der Intensität einer Fluoreszenzlinie auf die Anzahl der in der Probe vorhandenen Atome ist nicht einfach, da die genannte Intensität, falls es sich um ein in geringer Konzentration vorliegendes Element handelt, durch die in hoher Konzentration vorhandene Substanz – die Matrix – in unterschiedlicher Weise, z.B. durch Absorption, verändert wird. Des weiteren treten Umweganregungen auf, bei denen die Fluoreszenzstrahlung eines Elementes, wenn sie kurzwellig genug ist, Atome eines anderen Elementes zum Fluoreszieren bringen kann. Die Fluoreszenzstrahlung der ersten Atomsorte wird so geschwächt und die der zweiten verstärkt.

3) Absorptions-Röntgenspektralanalyse. Hier werden die für jedes chemische Element charakteristischen Absorptionskanten (Röntgenspektren) ausgemessen. Die Proben müssen hierzu in Form dünner Plättchen vorliegen. Die Höhe des Sprunges, den der Absorptionskoeffizient an einer Kante erleidet, ist ein Maß für die Menge des betreffenden Elementes.

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