In der vorliegenden kumulativen Dissertationsschrift werden verschiedene methodische Weiterentwicklungen der Röntgenspektrometrie, insbesondere der Röntgenfluoreszenzanalyse, untersucht. Bei dieser analytischen Methode wird Röntgenstrahlung verwendet, um die Zusammensetzung oder die elementspezifische Massenbelegung eines Probensystems zerstörungsfrei zu quantifizieren. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt, das nationale Metrologieinstitut Deutschlands, setzt am Elektronenspeicherring BESSY II den referenzprobenfreien Ansatz der Röntgenfluoreszenzanalyse ein. Durch die Verwendung kalibrierter Instrumentierung erlaubt dieser Ansatz eine rückführbare Quantifizierung ohne die Abhängigkeit von geeigneten Referenzmaterialien, die insbesondere im Mikro- und Nanometerbereich nicht in ausreichendem Umfang zur Verfügung stehen.
Durch die vorliegende Arbeit wurde die Möglichkeit geschaffen, einzelne Nanoobjekte mit dem Ansatz der referenzprobenfreien Röntgenfluoreszenzanalyse quantitativ zu charakterisieren. Dazu wurde Synchrotronstrahlung im Spektralbereich weicher Röntgenstrahlung verwendet, die mit Hilfe einer Fresnel-Zonenplatte auf eine Größe von etwa 100 nm fokussiert war und damit die Untersuchung ähnlich großer Objekte ermöglichte.
Weiterhin konnten differentielle Streukoeffizienten für Rayleigh- und Compton-Streuung quantitativ bestimmt werden. Diese beschreiben die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit im Zusammenhang mit der Röntgenstreuanalyse. Mit letzterer können komplementär zur Röntgenfluoreszenzanalyse quantitative Informationen auch über leichte Bestandteile eines Probensystems gewonnen werden, die nur unzureichend oder gar keine Röntgenfluoreszenzstrahlung emittieren.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde auch die Übertragbarkeit des Ansatzes der referenzprobenfreien Röntgenfluoreszenzanalyse auf Anregungsquellen mit polychromatischer Spektralverteilung demonstriert. Dünnschichtsysteme konnten auf der Grundlage der genauen Kenntnis des zugehörigen Anregungsspektrums mit diesem Ansatz quantifiziert werden. Dies ist von besonderem Interesse für eine denkbare Übertragung der referenzprobenfreien Röntgenfluoreszenzanalyse von Synchrotronstrahlungsquellen auf leichter zugängliche Laborgeräte.
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Themenbereich der Metrologie
Photometrie und Radiometrie
Zitierung
Wählisch, A. (2024). Entwicklung und Validierung neuartiger röntgenspektrometrischer Verfahren [Dissertation, Technische Universität Berlin, 2023]. https://doi.org/10.14279/depositonce-19735
