Wir sind für Sie da.

Helmut Fischer GmbH
Institut für Elektronik und Messtechnik

Industriestraße 21
71069 Sindelfingen
Deutschland

XRF – Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse

Schnell. Einfach. Zerstörungsfrei.

Der Röntgenstrahl ionisiert die Atome in der Messprobe, der Detektor erfasst die entstehende Fluoreszenzstrahlung und unsere inhouse entwickelte Software verarbeitet die Signale.

So funktioniert die XRF-Röntgenfluoreszenzanalyse.


Beim Start der Messung sendet eine Röntgenröhre energiereiche Röntgenstrahlen aus – die Primärstrahlung. Diese Strahlen treffen auf die Atome in Ihrer Probe, schleudern ein kernnahes Elektron aus dem Atom und erzeugen ein Ungleichgewicht. Dieser Zustand ist instabil. Deshalb springt ein Elektron aus einer höheren Schale auf den freigewordenen Platz und sendet dabei Fluoreszenzstrahlung aus.

Das Energielevel dieser Strahlung ist wie ein Fingerabdruck – charakteristisch für das jeweilige Element. Ein Detektor misst die Fluoreszenzstrahlung und digitalisiert das Signal. Unsere Software verarbeitet dieses Signal und erstellt ein Spektrum: Die Energie der detektierten Photonen wird auf der x-Achse aufgetragen, während die y-Achse ihre Häufigkeit (auch bekannt als Count-Rate) anzeigt. Die Positionen der Peaks im Spektrum zeigen die Elemente, die Höhe gibt die Konzentration der Elemente in Ihrer Probe an.

Wo kommt dieses Verfahren zum Einsatz?

Einzigartig wie vielfältig: Die XRF-Analyse erfasst alle technisch relevanten chemischen Elemente von Natrium bis Uran.

  • Messung der Dicke von Beschichtungen
  • Quantitative Materialanalyse: Bestimmung der Menge eines Stoffes in der Probe
    •  z. B. Goldgehalt in Schmuck

    • z. B. Detektion von gesundheitsgefährdenden Elementen wie Schwermetalle in Gebrauchsgegenständen

    • z. B. Legierungen (Edelstahl)

    • z. B. Galvanische Elektrolyse

Welche Faktoren können die Messung beeinflussen?

Welche Bauteile innerhalb unserer XRF-Geräte sind besonders einflussreich für eine genaue und zuverlässige Analyse?
Werfen Sie einen Blick auf den grundlegenden Aufbau unserer XRF-Geräte:

XRF – Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse
XRF für Badanalyse
  • Einfluss der Röntgenröhre auf die Röntgenstrahlung

      Kleine Teile, große Wirkung! Das „Herz“ des XRF-Gerätes, der Röntgengenerator, besteht bei uns aus einer Standard- oder Mikrofokus-Röhre mit Wolfram-, Rhodium-, Molybdän- oder Chromanode. Das Material der Röntgenröhre bestimmt das Energiespektrum der primären Röntgenstrahlung, mit der die Probe angeregt wird. Für eine breite Palette von Anwendungen ist eine Wolframanode ideal, da sie ein vielseitig und intensiv nutzbares Spektrum erzeugt. In einigen Bereichen der Elektronik- und Halbleiterbranche werden Anoden aus Molybdän, Chrom oder Rhodium eingesetzt.

  • Filter für die quantitative Analyse

      Es kommt nur durch, was wichtig ist: Auf dem Weg von der Anode zur Probe passieren die primären Röntgenstrahlen einen Filter. Filtermaterialien wie beispielsweise dünne Folien aus Nickel oder Aluminium absorbieren einen Teil der Röntgenstrahlung und reduzieren so das Hintergrundrauschen in relevanten Energiebereichen. So wird eine höhere Empfindlichkeit für schwache Signale von Materialien, die in geringer Konzentration vorliegen, erreicht. Zum Beispiel helfen Aluminiumfilter Blei in besonders niedriger Konzentration nachzuweisen.

  • Blenden und Röntgenoptiken

      Die Blende, auch Kollimator genannt, liegt zwischen der Röntgenröhre und der Probe. Sie begrenzt den Querschnitt des Primärstrahls und dient dazu, den Messfleck auf der Probe bei der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) zu definieren. Verwenden Sie kleine Blenden, so kommt nur wenig Primärstrahlung auf Ihrer Probe an, was zu einem schwachen Fluoreszenzsignal führt. Um dies auszugleichen, muss entsprechend länger gemessen werden.

      Focus made by Fischer. Eine Lösung für dieses Problem ist, Polykapillaroptiken anstelle von Blenden zu verwenden. Polykapillaren bestehen aus Glaskapillaren, die gebündelt werden und nahezu die gesamte Primärstrahlung auf einen kleinen Fleck fokussieren können, ähnlich wie eine Lupe. Weltweit gibt es nur zwei Hersteller von solchen Optiken – wir sind einer davon.

  • Detektor zur quantitativen Bestimmung der Elemente

      Ein weiterer Bestandteil der XRF-Analysegeräte ist der Detektor, der die Fluoreszenzstrahlung erfasst und höchst präzise misst. Die gemessenen Daten werden anschließend von unserer Auswertungssoftware verarbeitet. Je nach Detektortyp sind verschiedene Messaufgaben möglich.

      Einmalig auf dem Markt. Nur bei uns haben Sie die Wahl aus drei verschiedenen Detektortypen zur optimalen Lösung Ihrer Messaufgabe:

      Das Proportionalzählrohr (PZ) ist ein bewährter Detektor, der eine sehr große aktive Detektorfläche mit einem leicht gewölbten Fenster besitzt. Dadurch werden hohe Zählraten erreicht und Messungen bei einem Abstand von 0 - 80 mm können durchgeführt werden. Das PZ eignet sich besonders für Schichtdickenmessungen im Bereich von 1 - 30 µm und kleinen Messflecken. Zusätzlich verfügt das Proportionalzählrohr über eine von uns entwickelte Drift-Kompensation, die ihm eine einzigartige Stabilität verleiht.

      Proportionalzählrohr

      Für anspruchsvollere Schichtdickenmessungen und die Materialanalyse bietet sich die Anwendung von Silizium-PIN-Diode-Detektoren an. Diese Halbleiterdetektoren bieten eine höhere Energieauflösung und sind somit ideal für die Analyse komplexerer Materialien.

      Silizium-PIN-Diode-Detektoren

      Leistungsstärkere XRF-Spektrometer verwenden den Silizium-Drift-Detektor (SDD), unseren leistungsstärksten Detektor. Mit seiner besonders guten Energieauflösung und hohen Nachweisempfindlichkeit bietet er die beste Performance und kann selbst sehr geringe Konzentrationen von Elementen Ihrer Probe detektieren. Zudem ermöglicht er die präzise Messung von Beschichtungen im Nanometerbereich und die zuverlässige Auswertung von komplexen Mehrschichtaufgaben.

      Silizium-Drift-Detektor (SDD)
  • DCM-Methode für die einfache und schnelle Anpassung der Messdistanz

      Nur mit uns Distanzen einfach steuern: Unsere Distance Controlled Measurement (DCM) Methode bietet eine entfernungsbasierte Messwertkorrektur und eine flexible Messdistanz, die stufenlos eingestellt werden kann. Für den gesamten Messbereich ist nur eine Kalibrierung notwendig und unsere Methode ermöglicht einfache Messungen komplexer Geometrieformen und Vertiefungen, ohne Kollisionsgefahr mit dem Messkopf.

  • Einfluss der Röntgenröhre auf die Röntgenstrahlung

      Das „Herz“ unseres Inline-XRF-Messgerätes FISCHERSCOPE® XAN® LIQUID ANALYZER ist der Röntgengenerator. Er besteht aus einer Mikrofokus-Röhre mit Wolframanode und Berylliumfenster. Das Material der Röntgenröhre bestimmt das Energiespektrum der primären Röntgenstrahlung, mit der die Probe angeregt wird. Für eine breite Palette von Anwendungen ist eine Wolframanode ideal, da sie ein vielseitig und intensiv nutzbares Spektrum erzeugt.

  • Filter für die quantitative Analyse

      Es kommt nur durch, was wichtig ist: Auf dem Weg von der Anode zur Probe passieren die primären Röntgenstrahlen einen Filter. Filtermaterialien wie beispielsweise dünne Folien aus Nickel oder Aluminium absorbieren einen Teil der Röntgenstrahlung und reduzieren so das Hintergrundrauschen in relevanten Energiebereichen. So wird eine höhere Empfindlichkeit für schwache Signale von Materialien, die in geringer Konzentration vorliegen, erreicht. Zum Beispiel helfen Aluminiumfilter Blei in besonders niedriger Konzentration nachzuweisen.

  • Luftbläschen als Störfaktor

      Befinden sich Luftbläschen im Analysebereich kann es zu Abweichungen der Messergebnisse kommen. In galvanischen Bädern finden elektrochemische Reaktionen statt, bei denen Metallionen aus der Lösung abgeschieden werden. Sind Luftbläschen vorhanden, können sich Metallionen auf ihrer Oberfläche ablagern, was zu einer Verfälschung der Analyseergebnisse führen kann. Die Konzentration bestimmter Metallionen im Bad wird dabei unterschätzt.

      Luftbläschen können auch den Flüssigkeitsfluss im Bad stören, insbesondere wenn sie sich in den Rohrleitungen oder in der Nähe von Einlass- und Auslassöffnungen befinden. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Chemikalien im Bad führen und die Homogenität der Lösung beeinträchtigen und die Analysewerte verfälschen.

  • Ablagerungen im Messfenster

      In der Messzelle kann es zu Ablagerungen kommen, weshalb eine regelmäßige Reinigung notwendig ist. Durch vollautomatische, präventive Spül- und Überwachungsprozesse bieten wir eine Lösung für die Verschmutzung und sorgen für eine maximale technische Verfügbarkeit.

  • Weitere Messlösungen zur Badanalyse

      Mit dem passenden Zubehör kann die Konzentration von Badlösungen mit vielen unserer XRF-Geräten gemessen werden. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns!

  • XRF – Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse

      • Einfluss der Röntgenröhre auf die Röntgenstrahlung

          Kleine Teile, große Wirkung! Das „Herz“ des XRF-Gerätes, der Röntgengenerator, besteht bei uns aus einer Standard- oder Mikrofokus-Röhre mit Wolfram-, Rhodium-, Molybdän- oder Chromanode. Das Material der Röntgenröhre bestimmt das Energiespektrum der primären Röntgenstrahlung, mit der die Probe angeregt wird. Für eine breite Palette von Anwendungen ist eine Wolframanode ideal, da sie ein vielseitig und intensiv nutzbares Spektrum erzeugt. In einigen Bereichen der Elektronik- und Halbleiterbranche werden Anoden aus Molybdän, Chrom oder Rhodium eingesetzt.

      • Filter für die quantitative Analyse

          Es kommt nur durch, was wichtig ist: Auf dem Weg von der Anode zur Probe passieren die primären Röntgenstrahlen einen Filter. Filtermaterialien wie beispielsweise dünne Folien aus Nickel oder Aluminium absorbieren einen Teil der Röntgenstrahlung und reduzieren so das Hintergrundrauschen in relevanten Energiebereichen. So wird eine höhere Empfindlichkeit für schwache Signale von Materialien, die in geringer Konzentration vorliegen, erreicht. Zum Beispiel helfen Aluminiumfilter Blei in besonders niedriger Konzentration nachzuweisen.

      • Blenden und Röntgenoptiken

          Die Blende, auch Kollimator genannt, liegt zwischen der Röntgenröhre und der Probe. Sie begrenzt den Querschnitt des Primärstrahls und dient dazu, den Messfleck auf der Probe bei der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) zu definieren. Verwenden Sie kleine Blenden, so kommt nur wenig Primärstrahlung auf Ihrer Probe an, was zu einem schwachen Fluoreszenzsignal führt. Um dies auszugleichen, muss entsprechend länger gemessen werden.

          Focus made by Fischer. Eine Lösung für dieses Problem ist, Polykapillaroptiken anstelle von Blenden zu verwenden. Polykapillaren bestehen aus Glaskapillaren, die gebündelt werden und nahezu die gesamte Primärstrahlung auf einen kleinen Fleck fokussieren können, ähnlich wie eine Lupe. Weltweit gibt es nur zwei Hersteller von solchen Optiken – wir sind einer davon.

      • Detektor zur quantitativen Bestimmung der Elemente

          Ein weiterer Bestandteil der XRF-Analysegeräte ist der Detektor, der die Fluoreszenzstrahlung erfasst und höchst präzise misst. Die gemessenen Daten werden anschließend von unserer Auswertungssoftware verarbeitet. Je nach Detektortyp sind verschiedene Messaufgaben möglich.

          Einmalig auf dem Markt. Nur bei uns haben Sie die Wahl aus drei verschiedenen Detektortypen zur optimalen Lösung Ihrer Messaufgabe:

          Das Proportionalzählrohr (PZ) ist ein bewährter Detektor, der eine sehr große aktive Detektorfläche mit einem leicht gewölbten Fenster besitzt. Dadurch werden hohe Zählraten erreicht und Messungen bei einem Abstand von 0 - 80 mm können durchgeführt werden. Das PZ eignet sich besonders für Schichtdickenmessungen im Bereich von 1 - 30 µm und kleinen Messflecken. Zusätzlich verfügt das Proportionalzählrohr über eine von uns entwickelte Drift-Kompensation, die ihm eine einzigartige Stabilität verleiht.

          Proportionalzählrohr

          Für anspruchsvollere Schichtdickenmessungen und die Materialanalyse bietet sich die Anwendung von Silizium-PIN-Diode-Detektoren an. Diese Halbleiterdetektoren bieten eine höhere Energieauflösung und sind somit ideal für die Analyse komplexerer Materialien.

          Silizium-PIN-Diode-Detektoren

          Leistungsstärkere XRF-Spektrometer verwenden den Silizium-Drift-Detektor (SDD), unseren leistungsstärksten Detektor. Mit seiner besonders guten Energieauflösung und hohen Nachweisempfindlichkeit bietet er die beste Performance und kann selbst sehr geringe Konzentrationen von Elementen Ihrer Probe detektieren. Zudem ermöglicht er die präzise Messung von Beschichtungen im Nanometerbereich und die zuverlässige Auswertung von komplexen Mehrschichtaufgaben.

          Silizium-Drift-Detektor (SDD)
      • DCM-Methode für die einfache und schnelle Anpassung der Messdistanz

          Nur mit uns Distanzen einfach steuern: Unsere Distance Controlled Measurement (DCM) Methode bietet eine entfernungsbasierte Messwertkorrektur und eine flexible Messdistanz, die stufenlos eingestellt werden kann. Für den gesamten Messbereich ist nur eine Kalibrierung notwendig und unsere Methode ermöglicht einfache Messungen komplexer Geometrieformen und Vertiefungen, ohne Kollisionsgefahr mit dem Messkopf.

  • XRF für Badanalyse

      • Einfluss der Röntgenröhre auf die Röntgenstrahlung

          Das „Herz“ unseres Inline-XRF-Messgerätes FISCHERSCOPE® XAN® LIQUID ANALYZER ist der Röntgengenerator. Er besteht aus einer Mikrofokus-Röhre mit Wolframanode und Berylliumfenster. Das Material der Röntgenröhre bestimmt das Energiespektrum der primären Röntgenstrahlung, mit der die Probe angeregt wird. Für eine breite Palette von Anwendungen ist eine Wolframanode ideal, da sie ein vielseitig und intensiv nutzbares Spektrum erzeugt.

      • Filter für die quantitative Analyse

          Es kommt nur durch, was wichtig ist: Auf dem Weg von der Anode zur Probe passieren die primären Röntgenstrahlen einen Filter. Filtermaterialien wie beispielsweise dünne Folien aus Nickel oder Aluminium absorbieren einen Teil der Röntgenstrahlung und reduzieren so das Hintergrundrauschen in relevanten Energiebereichen. So wird eine höhere Empfindlichkeit für schwache Signale von Materialien, die in geringer Konzentration vorliegen, erreicht. Zum Beispiel helfen Aluminiumfilter Blei in besonders niedriger Konzentration nachzuweisen.

      • Luftbläschen als Störfaktor

          Befinden sich Luftbläschen im Analysebereich kann es zu Abweichungen der Messergebnisse kommen. In galvanischen Bädern finden elektrochemische Reaktionen statt, bei denen Metallionen aus der Lösung abgeschieden werden. Sind Luftbläschen vorhanden, können sich Metallionen auf ihrer Oberfläche ablagern, was zu einer Verfälschung der Analyseergebnisse führen kann. Die Konzentration bestimmter Metallionen im Bad wird dabei unterschätzt.

          Luftbläschen können auch den Flüssigkeitsfluss im Bad stören, insbesondere wenn sie sich in den Rohrleitungen oder in der Nähe von Einlass- und Auslassöffnungen befinden. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Chemikalien im Bad führen und die Homogenität der Lösung beeinträchtigen und die Analysewerte verfälschen.

      • Ablagerungen im Messfenster

          In der Messzelle kann es zu Ablagerungen kommen, weshalb eine regelmäßige Reinigung notwendig ist. Durch vollautomatische, präventive Spül- und Überwachungsprozesse bieten wir eine Lösung für die Verschmutzung und sorgen für eine maximale technische Verfügbarkeit.

      • Weitere Messlösungen zur Badanalyse

          Mit dem passenden Zubehör kann die Konzentration von Badlösungen mit vielen unserer XRF-Geräten gemessen werden. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns!

Welche Norm kommt hier zur Anwendung?

XRF – Energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse nach IPC-4552-A/B und IPC-4556

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