Publications Repository - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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High-Speed PIXE – schnelle Multielementanalyse mit Ionenstrahlen

Ziegenrücker, R.; Buchriegler, J.; Hanf, D.; Gutzmer, J.; Merchel, S.; Munnik, F.; Nowak, S. H.; Renno, A. D.; Rugel, G.; Scharf, O.; von Borany, J.

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie entwickelt innovative Analysemethoden, um Technologien zur Erkundung, Gewinnung, Nutzung und Recycling von Rohstoffen entlang der Wertschöpfungskette zu bewerten und zu verbessern. Eines dieser neuen Verfahren ist die unikale High-Speed PIXE, eine schnelle ortsaufgelöste teilchen-induzierte Röntgenemission (PIXE = Particle-Induced X-ray Emission). Via High-Speed PIXE wird die chemische Zusammensetzung großflächiger Proben in kurzer Zeit (min-h) bestimmt.

Die elementspezifische Röntgenstrahlung wird mit 3 MeV Protonen aus einem Tandembeschleuniger [1] angeregt. Der ca. 3 mm große Strahl wird mittels eines elektrostatischen Scanningsystems aufgeweitet und regt simultan alle Atome über einer Probenfläche von bis zu 12 x 12 mm² an. Für die ortsaufgelöste Detektion wird eine sog. Röntgenfarbkamera SLcam® [2] verwendet, bestehend aus einer speziellen Röntgenkapillaroptik in Verbindung mit einer pnCCD. Der Detektorchip dieser Kamera ist aus 69696 48x48 µm² großen Pixeln aufgebaut, die alle ein energieaufgelöstes, elementspezifisches und quantifizierbares Röntgenspektrum messen. Es sind somit Elementverteilungsbilder mit einer lateralen Auflösung von 50 µm (in Zukunft mit 6:1-Optik ~10 µm) möglich. Derzeit können alle Elemente von Magnesium bis Uran und zukünftig ab Bor mit Nachweisgrenzen bis in den µg/g-Bereich detektiert werden.

Ref.: [1] Akhmadaliev et al., NIMB 294 (2013) 5. [2] Scharf et al., Anal. Chem. 83 (2011) 2532.

Keywords: accelerator; PIXE; ion beam analysis; X-rays; resources

  • Poster
    Deutsche Tagung für Forschung mit Synchrotronstrahlung, Neutronen und Ionenstrahlen an Großgeräten 2014 (SNI2014), 21.-23.09.2014, Bonn, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-20313
Publ.-Id: 20313