| Zusammenfassung |
Für diese Arbeit wurde die Anwendung eines von Hamos-Spektrometers in Vollzylinder-Geometrie für die hochauflösende Röntgenemissionsspektrometrie untersucht. Das Spektrometer zeichnet sich durch zwei wahlweise einzeln oder in Serie einsetzbare Highly Annealed Pyrolytic Graphite Vollzylinder-Kristalle aus. Die Vollzylinder-Geometrie setzt einen dedizierten Auswertealgorithmus voraus, der in dieser Arbeit entwickelt wurde, um aus den detektierten kreisförmigen Bragg-Reflexen ein Messspektrum zu generieren. Dieser Algorithmus beinhaltet eine Umrechnung von detektierten Ereignissen in eine Anzahl an Photonen, eine iterative Bestimmung des optimalen Kreismittelpunkts und eine polare Integration, um entsprechenden Radiuskanälen eine Photonenzahl zuordnen zu können. Vor dem Hintergrund der referenzprobenfreien Röntgenfluoreszenzanalyse werden zudem Kalibrierkonzepte entwickelt, diskutiert und demonstriert. Für die Kalibrierung des Spektrometers sind drei Aspekte essentiell: die Energieachse, das Ansprechverhalten und die Effizienz. Aufbauend auf existierenden Arbeiten wird gezeigt, dass eine Vielzahl an Parametern wie die Positionen der einzelnen Spektrometerkomponenten (Kristall, CCD-Kamera) oder die Probenbeschaffenheit das Ansprechverhalten beeinflussen. Ein untersuchter Lösungsansatz für die aufgezeigte Herausforderung der Bestimmung des Ansprechverhaltens ist die Ausnutzung von elastischer Streuung. Unter Berücksichtigung weiterer Aspekte, die vor allem auf die Wahl der Streuprobe zurückgehen, wird schlussendlich eine dünne Goldfolie als Streuprobe und die Verwendung monochromatisierter Synchrotronstrahlung als idealer Ansatz für die Kalibrierung des Ansprechverhaltens des Spektrometers definiert. Mit der Verwendung von elastischer Streuung geht außerdem eine minutiöse Kalibrierung der Energieachse einher, sodass neben dem Ansprechverhalten die gleichzeitige Kalibrierung der Energieachse ein weiteres Argument für den in dieser Arbeit vorgestellten Ansatz darstellt.
Das von Hamos-Spektrometer wird insbesondere in der chemischen Speziation und in der Bestimmung von atomaren Fundamentalparametern (FP) angewendet. Die Kβ-Spektroskopie von 3d-Übergangsmetallen wird hierbei als Methode zur Untersuchung spektraler Merkmale eines Atoms in Abhängigkeit der chemischen Bindung diskutiert. Am Beispiel von Eisen-Schwefel-Verbindungen und Titan-Sauerstoff-Verbindungen wird die Anforderung an die Messtechnik sowie Vergleiche der experimentellen Ergebnisse zu ab initio Rechnungen diskutiert. Die Bestimmung von FPs wird am Beispiel der Gadolinium L-Emission durchgeführt und erfordert eine Kalibrierung der zuvor diskutierten Aspekte. Dabei wird auf FPs wie die Energien der Emissionslinien, deren natürlichen Breiten und relativen Übergangswahrscheinlichkeiten eingegangen, die eine hohe Auflösung der Detektion voraussetzen. Außerdem werden die Coster-Kronig Übergangswahrscheinlichkeiten der L-Unterschalen bestimmt. Im Zuge dieser Untersuchungen werden außerdem Satellitenlinien der Lβ2,15 und Lγ1 Linien in Bezug auf branching ratio und Abhängigkeit der Anregungsenergie analysiert, um Rückschlüsse auf den Ursprung dieser Satelliten ziehen zu können. |
