Röntgenfluoreszenzanalyse
(RFA-/XRF-Analyse)
Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA Analyse), englisch X-RAY Fluorescence Spectroscopy (XRF Analyse) wird zur Materialanalyse und zur Schichtdickenmessung eingesetzt. Die Röntgenfluoreszenzanalyse ermöglicht eine präzise Identifizierung der in einer Probe enthaltenen Elemente. Dazu gehören Metalle, Legierungen und andere Materialien. Die RFA-Analyse funktioniert auch bei elektrisch nicht leitenden oder temperaturempfindlichen Materialien, da keine Erwärmung der Probe stattfindet.
Als Steinbeis-Transferzentrum führen wir Materialanalyse und Schichtdickenmessung mittels RFA (XRF) als Dienstleistung durch.
Leistungen
- Materialanalyse
- Analyse Ablagerungen (Flecken)
- Oberflächenanalyse
- Beschichtungsanalyse
- Schadensanalyse
- Verschleißanalyse
- Korrosionsanalyse
- Schichtdickenmessung
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA).
Wozu dient die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)?
Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) dient zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung eines Materials. Sie eignet sich zur qualitativen (welche Elemente sind vorhanden?) und quantitativen (wie viel von einem Element ist vorhanden?) Analyse von Materialien.
- Metall- und Legierungsanalyse: Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Legierungen, Metallen und Beschichtungen.
- Geologie: Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Gesteinen, Mineralien und Erzen, um deren Bestandteile zu analysieren.
- Baustoffindustrie: Prüfung der chemischen Zusammensetzung von Zement, Beton, Kalkstein und anderen Baustoffen auf Einhaltung der vorgegebenen Spezifikationen.
- Umweltanalytik: Nachweis und quantitative Bestimmung von Schwermetallen wie Blei, Cadmium und Quecksilber in Umweltproben wie Boden, Wasser und Luft.
- Glas- und Keramikherstellung: Überprüfung der chemischen Zusammensetzung sowohl der eingesetzten Rohstoffe als auch der hergestellten Endprodukte auf Einhaltung der geforderten Spezifikationen.
- Schichtdickenmessung: Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) wird in der Industrie häufig zur Schichtdickenmessung eingesetzt, da sie eine zerstörungsfreie und genaue Methode zur Bestimmung der Dicke von Beschichtungen darstellt. Die Methode eignet sich besonders für dünne Schichten im Mikrometer- und Nanometerbereich.
Verfahren
Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) ist eine spektroskopische Methode zur Bestimmung der Identität und Konzentration chemischer Elemente. Die Nachweisgrenzen der Elementkonzentrationen liegen je nach zu bestimmendem Element im Bereich von ca. 10 ppm.
Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse wird die Probe in einer Röntgenröhre mit Röntgenphotonen (Röntgenstrahlung) bestrahlt. Aufgrund der hohen Energie der Photonen schlagen diese ein Elektron aus der inneren Schale der Atome heraus. Diese Lücke wird von einem Elektron ausgefüllt, das sich ursprünglich auf einer weiter außen gelegenen Bahn befand. Dabei sendet es ein Röntgenphoton aus, die sogenannte Fluoreszenzstrahlung. Die Energie dieses Röntgenphotons ist charakteristisch für ein bestimmtes Element. Ein Detektor erfasst die Fluoreszenz, und die Signalverarbeitung liefert ein Spektrum, in dem die Peaks der chemischen Elemente proportional zu ihrer Konzentration sind.
Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, XRF)
Schichtdickenmessung
Die Röntgenfluoreszenzanalyse eignet sich besonders für dünne Schichten im Mikrometer- und Nanometerbereich. Bei der Schichtdickenmessung mittels RFA (eng. XRF) wird die Intensität der charakteristischen Röntgenstrahlung der Elemente in der Schicht und im Substrat gemessen. Da die Intensität der Fluoreszenzstrahlung mit der Schichtdicke variiert (weil mehr Material zu mehr Emission führt), kann diese Beziehung zur Bestimmung der Schichtdicke genutzt werden. Bei komplexen Mehrschichtsystemen kann die RFA auch zur Analyse der charakteristischen Strahlung der einzelnen Schichten verwendet werden. Aus den Intensitäten der einzelnen Elemente und den Absorptionseffekten in den einzelnen Schichten kann auf die Dicke der einzelnen Schichten rückgeschlossen werden.
- Galvanische Schichten: RFA wird häufig zur Bestimmung der Dicke von galvanischen Überzügen (wie Gold, Silber oder Nickel) verwendet.
- Beschichtete Substrate: In der Halbleiterindustrie wird das Verfahren zur Bestimmung der Dicke von Oxid- oder Metallschichten eingesetzt.
- Mehrschichtsysteme: Auch bei komplexen Schichtsystemen, z.B. in der Optik oder bei Mehrlagenbeschichtungen, wird die RFA eingesetzt.