Partikelinduzierte Röntgenemission (PIXE)
Die partikelinduzierte Röntgenemission, auch bekannt als protoneninduzierte Röntgenemission (PIXE), ist eine analytische Technik zur Bestimmung der Elementzusammensetzung einer Probe. Die PIXE ist zerstörungsfrei und kann zur Analyse verschiedener Materialien eingesetzt werden, wie geologische Proben, archäologische Artefakte, Dünnschichten und Proteine.

Wofür wird PIXE verwendet?
PIXE kann zur Analyse der Elementzusammensetzung von geologischen Proben, archäologischen Objekten, Dünnschichten und Proteinen eingesetzt werden. Die Methode wird häufig in der Archäologie und Kunstkonservierung zur Datierung von Objekten verwendet, da sie ein zerstörungsfreies Verfahren ist und das Artefakt nicht beschädigt. MicroPIXE (Röntgenemission mit einem mikrofokussierten Strahl) wird ebenfalls in der Proteinanalyse eingesetzt, um die Elementzusammensetzung von flüssigen und kristallinen Proteinen zu bestimmen.
PIXE kann mit RBS-Messungen (Rutherford-Rückstreuspektrometrie) kombiniert werden, um schwere Elemente zu identifizieren. Aufgrund ihrer ähnlichen Massen können schwere Elemente nur geringe Unterschiede in den rückgestreuten RBS-Energien aufweisen, was die Identifizierung verschiedener Elemente erschwert. Diese Elemente können jedoch in einem PIXE-Spektrum sichtbar sein, was bei der Bestimmung der Elementzusammensetzung hilft.
Wie funktioniert PIXE?
PIXE funktioniert durch Beschuss der Probe mit kleinen ionischen Partikeln, wie H+ oder He2+. Der fokussierte Ionenstrahl entfernt ein niederenergetisches Elektron aus der inneren Schale des Atoms. Um die Stabilität aufrechtzuerhalten, füllt ein höherenergetisches Elektron die Stellen, die das niederenergetische Elektron hinterlassen hat. Während dieses Prozesses wird überschüssige Energie aus dem Atom in Form von Röntgenstrahlung freigesetzt.
Die Röntgenstrahlen werden detektiert und ihre individuellen Energien aufgezeichnet. Die Energien sind unabhängig vom Anregungsprozess, aber charakteristisch für die verschiedenen Elemente. Die spezifische Energie der Röntgenstrahlung gibt Aufschluss über die Art des Atoms und kann daher die im Probenmaterial vorhandenen Elemente identifizieren. Durch Aufzeichnung und Kombination der Daten kann dieses Verfahren zur präzisen Bestimmung der Elementzusammensetzung der Probe verwendet werden.
Die Röntgenanalyse kann auch mit der Rückstreuanalyse kombiniert werden. Rückgestreute Ionen werden elastisch von den Atomkernen der Probe in ihre ursprüngliche Richtung zurückgestreut. Die detektierte Energie der rückgestreuten Ionen ist abhängig von der Masse des Zielkerns und der Tiefe des Streuereignisses. Daher kann die Rückstreuung auch Informationen über die Tiefe der Elemente liefern.
Was sind die Einschränkungen von PIXE?
Typischerweise erscheinen Elemente, die leichter als Magnesium sind (Ordnungszahl 12), nicht in einem PIXE-Spektrum. Aus diesem Grund eignet sich PIXE im Allgemeinen besser zur Bestimmung der Konzentrationen schwererer Metalle als organischer Bestandteile.
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Passende Probenmatrizen
- Dünnschichten
- Geologische Proben
- Archäologische Proben
- Kunstwerke
- Proteine
- Schüttgüter
Ideale Anwendungen von PIXE
- Bestimmung der Elementzusammensetzung eines Materials
- Datierung von Kunstwerken anhand der vorhandenen Elemente
- Analyse archäologischer Artefakte anhand ihrer Zusammensetzung
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Häufig gestellte Fragen
PIXE wird zur zerstörungsfreien Bestimmung der Elementzusammensetzung einer Probe eingesetzt.
Elemente, die kleiner als Magnesium sind, erscheinen nicht im PIXE-Spektrum. Daher eignet sich PIXE im Allgemeinen besser zur Bestimmung der Konzentrationen schwererer Metalle als zur Bestimmung organischer Komponenten.
Beispielsweise sind geologische Proben, archäologische Objekte, Kunstwerke und Dünnschichten für die PIXE-Analyse geeignet.
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