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Chemie

 

 

 

Die Alphateilchen der Quellen ionisieren besonders gut Elemente mit niedrigem Atomgewicht in der Probe, z. B. Natrium, Magnesium, Aluminium und Silizium. Sie schlagen Elektronen aus niedrigen Atomschalen heraus. Danach fallen Elektronen aus höheren Schalen nach unten und senden dabei Röntgenquanten aus. Die Energie dieser Quanten ist charakteristisch für das betreffende Element, für Silizium z.B. beträgt die Energie 1,7 Kiloelektronenvolt.

Die Röntgenstrahlung der Quellen ionisiert bevorzugt Elemente mit hohem Atomgewicht in der Probe, z.B. Eisen. Wieder werden Elektronen aus niedrigen Schalen entfernt und Elektronen aus höheren Schalen füllen die „Löcher” auf unter Aussendung von Röntgenquanten. Die Energie der Röntgenstrahlung von z.B. Eisen ist 6,4 Kiloelektronenvolt.

Bei Elementen mit mittlerem Atomgewicht, z.B. Kalium und Kalzium, erzeugen sowohl Alphateilchen als auch Röntgenstrahlung aus der Quelle charakteristische Röntgenquanten in der Probe.

Das APXS benutzt also zwei verschiedene Methoden der Röntgenanregung:

• Röntgenemission durch geladene Teilchen oder Particle Induced X-Ray Emission (PIXE)
• Röntgenfluoreszenz durch Röntgenanregung oder X-Ray Fluorescence(XRF)

Diese zweifache Anregung eben macht das APXS einzigartig. Es ist gleichzeitig empfindlich für „leichte” und „schwere” Elemente.

Im Messkopf des neuen APXS befindet sich ein hochauflösender Röntgendetektor, ein Silizium-Driftdetektor mit einer aktiven Fläche von 10 Quadratmillimeter. Der Detektor befindet sich in einer kleinen Kapsel, die ein Fenster hat, das mit einer dünnen (5 Tausendstel Millimeter) Berylliumfolie abgedeckt ist. Damit ist der Detektor vor Staub und Schmutz geschützt. Der Detektor muss auf unter minus 20 Grad Celsius gekühlt sein, um eine Energieauflösung von etwa 160 Elektronenvolt (bei der Energie von 5.9 Kiloelektronenvolt) zu erreichen. Hersteller des Detektors ist die Firma KETEK in Zusammenarbeit mit dem MPI Halbleiterlabor, beide in München.