Röntgenfluoreszenz

Röntgenfluoreszenz, auch XRF (X-ray fluorescence) genannt, ist ein analytisches Verfahren zur Elementaranalyse von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Pulver. Durch Bestrahlung des Materials mit Röntgenstrahlung werden innere Elektronen aus ihren Schalen herausgelöst. Wenn Elektronen aus höheren Schalen in tiefere fallen, entstehen charakteristische Röntgenstrahlen, deren Energie dem jeweiligen Element zugeordnet ist. Die Intensität dieser Fluoreszenz hängt von der Konzentration des Elements ab, sodass XRF qualitative und quantitative Aussagen ermöglicht.

Messaufbau und Detektion: In der Praxis werden Detektoren verwendet, die die Energie oder die Wellenlänge der fluoreszierenden Strahlung messen. Bei Energie-dispersiven Systemen (EDX) entsteht ein breites Spektrum, das einzelne Spitzen für jedes Element zeigt. Bei wellenlängen-dispersen Systemen (WDX) wird die Strahlung durch Kristalloptik getrennt. Ergebnisse werden typischerweise als Elementliste oder als Konzentrationen in Gewichtsprozent angegeben.

Anwendungen: XRF kommt in der Materialwissenschaft, Geologie, Umweltanalytik, Kunst- und Archäometrie sowie Recycling- und Halbleiterindustrien zum Einsatz. Es ist meist zerstörungsfrei oder nur gering invasiv und erfordert oft minimale Probenvorbereitung. Es eignet sich besonders zur Bestimmung von Mehrkomponenten-Systemen und kann auch Oberflächen- oder Batterieschichten untersuchen.

Vor- und Einschränkungen: XRF ist empfindlich gegenüber vielen schwereren Elementen (typischerweise Z ≥ 11); für leichte Elemente bestehen Nachweiseinschränkungen. Die Quantität hängt von Kalibration, Probennahme, Dicke und Homogenität ab. Tiefenprofilanalysen oder Dicke-Untersuchungen benötigen spezielle Messanordnungen.

Sicherheit und Geschichte: Die Röntgenstrahlung erfordert geeignete Abschirmung und Genehmigungen. Die Methode wurde im 20. Jahrhundert entwickelt und ist heute eine standardisierte Technik in vielen Laboren.