Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)

Die RFA ist eine Atom-Emissionsmethode, die in dieser Hinsicht der optischen Emissionsspektroskopie (OES), der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) und der Neutronenaktivierungsanalyse (Gamma-Spektroskopie) ähnelt. Bei solchen Methoden werden die Wellenlänge und die Intensität von „Licht“ (in diesem Fall Röntgenstrahlen) gemessen, das von energetisierten Atomen in der Probe emittiert wird. 

Bei der RFA verursacht die Strahlung durch einen primären Röntgenstrahl aus einer Röntgenröhre die Emission von fluoreszierenden Röntgenstrahlen mit diskreten Energiemerkmalen der in der Probe vorhandenen Elemente.

Abbildung rechts: Beispiel für den Röntgenfluoreszenzprozess (RFA): 1) Eingehendes Photon 2) Charakteristisches Photon.

Die RFA ist ein vielseitiges Analyseverfahren, das über viele Branchen und wissenschaftlichen Bereiche hinweg Anwendung findet. Ihre Anpassungsfähigkeit und Präzision machen sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug zum Verstehen und Manipulieren der Elementarzusammensetzung von Materialien. Von der Unterstützung bei der materiellen Identifizierung und Qualitätskontrolle in der Industrie bis hin zur Erhaltung des kulturellen Erbes und der Förderung wissenschaftlicher Forschung spielt die RFA weiterhin eine zentrale Rolle bei der Verbesserung unseres Verständnisses der elementaren Welt.

RFA wird häufig in der Qualitäts- und Prozesssteuerung eingesetzt. Benutzer können schnell genaue und präzise Ergebnisse mit begrenztem Aufwand für die Probenvorbereitung erhalten, und die Methode lässt sich problemlos für den Einsatz in industriellen Umgebungen mit hohem Durchsatz automatisieren. Die Präzision und die zerstörungsfreie Natur der RFA machen sie zu einem wertvollen Werkzeug für die Qualitätskontrolle in verschiedenen Fertigungsbereichen, wie z. B.: 

• Metallurgie: Bei metallurgischen Prozessen gewährleistet die RFA die Integrität von Legierungen durch Bestätigung ihrer Zusammensetzung. Sie ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung von Produkten wie Flugzeugkomponenten, Autoteilen und Baumaterialien.
• Elektronik: Elektronikhersteller verwenden die RFA zur Prüfung von Leiterplatten, um die Einhaltung strenger Elementarstandards sicherzustellen.
• Zement: Die RFA wird in der Zementindustrie zur Analyse von Rohstoffen und alternativen Brennstoffen sowie zur Kontrolle der Qualität des Endprodukts eingesetzt.

Die RFA spielt eine zentrale Rolle in der Materialforschung und -entwicklung:

• Materialwissenschaft: Forscher untersuchen die Eigenschaften von Materialien und erstellen neue Verbindungen (z. B. Katalysatoren oder Beschichtungsmaterialien) durch eine präzise und genaue Analyse der Elementarzusammensetzung.
• Halbleiterindustrie: Die RFA trägt zur Entwicklung von hochmodernen Halbleitern bei, indem sie die Reinheit und Zusammensetzung der in der Chip-Herstellung verwendeten Materialien gewährleistet.
• Kunst und Archäologie: Die RFA unterstützt Konservatoren und Archäologen bei der Analyse von Pigmenten, Keramik und Artefakten und wirft Licht auf deren Herkunft und Authentizität.

Auch im pharmazeutischen und medizinischen Bereich hat die RFA vielfältige Anwendungen:

• Medikamentenanalyse: Mit ihr wird die Qualität und Sicherheit von Medikamenten überprüft und sichergestellt, dass diese strenge Qualitätsstandards gemäß ICH-Q3D erfüllen. Die RFA wird auch als schnelles Screening-Tool verwendet, bevor die Proben mit den arbeitsintensiveren ICP- und AAS-Methoden analysiert werden. 
• Biomedizinische Forschung: Die RFA hilft bei der Untersuchung von Spurenelementen in biologischen Proben und bietet Einblicke in Krankheiten und Behandlungen.

Die RFA ist ein robustes Verfahren, das hohe Präzision und Genauigkeit mit einfacher, schneller Probenvorbereitung vereint. Sie kann für den Einsatz in Hochdurchsatz-Umgebungen leicht automatisiert werden. Darüber hinaus liefert die RFA sowohl qualitative als auch quantitative Informationen zu einer Probe. 

Das für die Trennung (Dispersion), Bestimmung und Intensitätsmessung eines Röntgenfluoreszenzspektrums eingesetzte Verfahren führt zu zwei Haupttypen von Spektrometern: wellenlängendispersive (WDRFA) und energiedispersive (EDRFA) Systeme.

Röntgenstrahlung

Ein RFA-Gerät enthält eine Röntgenröhre, die Röntgenstrahlen erzeugt. In der Röntgenröhre werden Elektronen beschleunigt, die dann mit einem Zielmaterial (normalerweise einem Metall wie Rh und Ag) kollidieren und hochenergetische Röntgenstrahlen erzeugen.

Probenbestrahlung

Die erzeugten Röntgenstrahlen werden auf die zu analysierende Probe gerichtet. Wenn die Röntgenstrahlen auf die Probe treffen, interagieren sie mit den Atomen in der Probe, die daraufhin charakteristische, für jedes Element einzigartige Röntgenstrahlen abgibt.

Erkennung

Das Gerät enthält einen Detektor, der die Energie der von der Probe abgegebenen charakteristischen Röntgenstrahlen identifizieren und messen kann. Die Intensität dieser Röntgenstrahlen verhält sich proportional zur Konzentration der entsprechenden Elemente in der Probe.

Analyseprinzip

Die erkannten Röntgenenergiespektren werden von der Software des Geräts analysiert. Die Software vergleicht die charakteristischen Röntgenenergien mit einer Datenbank von bekannten Röntgenenergien für verschiedene Elemente. Anhand dieses Vergleichs bestimmt die Software die Elementarzusammensetzung und -konzentration in der Probe. Die Benutzersoftware stellt alle Elemente und Konzentrationen in einer Tabelle dar, die leicht ablesbar ist und bei Bedarf zur weiteren Analyse oder Sicherung an einen externen Computer oder lokalen Server übertragen werden kann.

Wir bieten eine breite Palette an Röntgenfluoreszenzlösungen zur Analyse der Elementarzusammensetzung einer Vielzahl von Materialien und Anwendungen, die sowohl wellenlängendispersive als auch energiedispersive Lösungen umfassen. Entdecken Sie unser Lösungsportfolio in der folgenden Tabelle.

Unsere RFA-Softwarepakete können Sie darin unterstützen, den maximalen Nutzen aus Ihren RFA-Geräten zu ziehen. Unser Engagement für Spitzenleistungen bedeutet, dass unsere Software ständig weiterentwickelt wird. Wir investieren in Forschung und Entwicklung, um auf dem neuesten Stand der RFA-Analysetechnologie zu bleiben und sicherzustellen, dass Sie Zugang zu den neuesten Entwicklungen und Funktionen haben.