TY - THES A1 - Rackwitz, Vanessa T1 - Instrumentelle Fundamentalparameter und ausgewählte Anwendungen der Mikrofokus-Röntgenfluoreszenzanalyse am Rasterelektronenmikroskop N2 - Seit einem Jahrzehnt sind Röntgenquellen für die Mikrofokus-Röntgenfluoreszenzanalyse (μ-RFA) kommerziell erhältlich und bieten die Möglichkeit, die Analytik am Rasterelektronenmikroskop (REM) mit angeschlossenem energiedispersiven Röntgenspektrometer (EDS) zu erweitern. Mit der μ-RFA lässt sich quantitativ, referenzfrei und zerstörungsfrei der Gehalt der chemischen Elemente in einem mikroskopischen Probenvolumen bestimmen. Für die referenzfreie Quantifizierung mit der RFA wird auf die Sherman-Gleichung zurückgegriffen. Diese Gleichung führt die Intensität der detektierten Röntgenstrahlung auf den Gehalt des Elements in der Probe mittels Fundamentalparameter zurück. Zu den instrumentellen Fundamentalparametern zählen das Anregungsspektrum bestehend aus dem Röntgenröhrenspektrum und der Transmission der Röntgenoptik, die Messgeometrie und die Spektrometereffizienz. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Prozeduren zur Charakterisierung der instrumentellen Fundamentalparameter der μ-RFA am REM sowie die Evaluierung und Verringerung der Messunsicherheiten anhand einer kalibrierten Instrumentierung: Die aus der Literatur bekannten Algorithmen zur Berechnung von Röntgenröhrenspektren sollen hinsichtlich ihrer Abweichungen evaluiert werden. Ein semi-empirischer Ansatz wird innerhalb dieser Arbeit bezüglich seiner Unsicherheiten und im niederenergetischen Bereich verbessert. Für drei weitere Anodenmaterialien soll dieser Ansatz erweitert werden. Die mit diesem Ansatz berechneten Röntgenröhrenspektren werden mit direkt gemessenen Röntgenröhrenspektren verglichen, die an einem speziell entwickelten Messstand eines Röntgenröhrenherstellers aufgenommen wurden. Eine Prozedur zur Bestimmung der wichtigsten Parameter von Röntgenhalblinsen im parallelisierenden Modus wird entwickelt. Die zeitliche Stabilität der Transmission von Röntgenvolllinsen, die seit mehreren Jahren im regelmäßigen Einsatz an einer μ-RFA-Quelle waren, wird untersucht. Für das Labor wird ein Verfahren zur Bestimmung der Spektrometereffizienz bis 50 keV neu entwickelt. Neben dieser methodischen Weiterentwicklung werden Anwendungen für die neu charakterisierten instrumentellen Fundamentalparameter vorgestellt. Darunter soll die referenzfreie Quantifizierung mit der μ-RFA am REM anhand von repräsentativen Probenklassen hinsichtlich ihrer Stärken und Schwächen vorgestellt werden. Die Nachweisgrenzen der μ-RFA am REM für schwere Spurenelemente in leichten Matrizen werden an Proben zur Überprüfung einer EU-Richtlinie bestimmt. Darüber hinaus soll überprüft werden, ob die Berücksichtigung der Streueigenschaften einer Probe von Röntgenphotonen für die Analytik ausgenutzt werden kann. N2 - For a decade X-ray sources have been commercially available for the microfocus X-ray fluorescence analysis (μ-XRF) and offer the possibility of extending the analytics at a scanning electron microscope(SEM) with an attached energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). By using the μ-XRF it is possible to determine the content of chemical elements in a microscopic sample volume in a quantitative, reference-free and non-destructive way. For the reference-free quantification with the XRF the Sherman equation is referred to. This equation deduces the intensity of the detected X-ray intensity of a fluorescence peak to the content of the element in the sample by means of fundamental parameters. The instrumental fundamental parameters of the μ-XRF at a SEM/EDS system are the excitation spectrum consisting of X-ray tube spectrum and the transmission of the X-ray optics, the geometry and the spectrometer efficiency. Based on a calibrated instrumentation the objectives of this work are the development of procedures for the characterization of all instrumental fundamental parameters as well as the evaluation and reduction of their measurement uncertainties: The algorithms known from the literature for the calculation of X-ray tube spectrum are evaluated with regard to their deviations in the spectral distribution. Within this work a novel semi-empirical model is improved with respect to its uncertainties and enhanced in the low energy range as well as Extended for another three anodes. The emitted X-ray tube spectrum is calculated from the detected one, which is measured at an especially developed setup for the direct measurement of X-ray tube spectra. This emitted X-ray tube spectrum is compared to the one calculated on base of the model of this work. A procedure for the determination of the most important parameters of an X-ray semi-lens in parallelizing mode is developed. The temporal stability of the transmission of X-ray full lenses, which have been in regular use at the μ-XRF source for several years, is examined. The procedure for the determination of the spectrometer efficiency in the laboratory is extended to 50 keV. Besides this methodological development applications for the newly characterized instrumental fundamental Parameters are presented. The reference-free quantification of μ-XRF spectra of representative samples is performed. The limits of detection of the μ-XRF at the SEM are determined for heavy trace elements in light matrices by the example of specimens that were prepared an EU directive. It is investigated if the consideration of the X-ray scattering properties of a sample can extend the XRF analysis. T3 - BAM Dissertationsreihe - 81 KW - Mikrofokus-Röntgenfluoreszenzanalyse KW - Rasterelektronenmikroskop KW - instrumentelle Fundamentalparameter PY - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-771 SN - 978-3-9814634-4-6 SN - 1613-4249 VL - 81 SP - 1 EP - 163 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-77 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Procop, M. T1 - Check and specification of the performance of EDX spectrometers attched to the SEM - A new test material and an uptaded software package T2 - 13th European Workshop on modern developments and applications in microbeam analysis (EMAS 2013) CY - Oporto, Portugal DA - 2013-05-12 PY - 2013 AN - OPUS4-28508 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - An Attempt of Exploiting the Compton-to-Rayleigh Intensity Ratio for Improved Analysis with mu-XRF at a SEM T2 - European Conference on X-Ray Spectrometry EXRS 2012 CY - Vienna, Austria DA - 2012-06-18 PY - 2012 AN - OPUS4-26145 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Ostermann, Markus A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - Limits of detection of mu-XRF with the SEM/EDS for RoHS relevant elements T2 - European Conference on X-Ray Spectrometry EXRS 2012 CY - Vienna, Austria DA - 2012-06-18 PY - 2012 AN - OPUS4-26146 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Ostermann, Markus A1 - Panne, Ulrich A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - Limits of Detection of µ-XRF with SEM/EDS for RoHS relevant elements T2 - PRORA 2011 Fachtagung Prozessnahe Röntgenanalytik CY - Berlin, Germany DA - 2011-11-24 PY - 2011 AN - OPUS4-24792 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Ostermann, Markus A1 - Panne, Ulrich A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - Limits of detection of µ-XRF with the SEM/EDS for RoHS relevant elements T2 - 76. Jahrestagung der DPG und DPG-Frühjahrstagung CY - Berlin, Germany DA - 2012-03-25 PY - 2012 AN - OPUS4-25525 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Panne, Ulrich A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan T1 - Calculation of X-ray tube spectra by means of photon generation yields and a modified Kramers background for side-window X-ray tubes N2 - Popular X-ray tube models available in the literature, i.e. 'Pella', 'Ebel', and 'Finkelshtein and Pavlova', are systematically evaluated with the focus on the estimation of the associated uncertainties. Also taken in consideration and compared is our recent semi-empirical own approach already employed in our lab. This has been working for the common target elements rhodium, molybdenum and tungsten and was further extended in the present work for the target elements copper, chromium and vanadium. By using a modern scanning electron microscope/energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) system this time, higher performances such as stability of the beam current and especially the better energy resolution of the EDS have enabled the reliable extension of our own X-ray tube spectrum approach into the low-energy range, due to increasing interest. Hence, also the more challenging X-ray lines of copper, chromium and vanadium L-series lying in the energy range below 1–2?keV are included into the model. Such low-energy L-lines or, e.g. M-lines of tungsten, are not treated explicitly by the other existing popular algorithms for the nowadays widely used geometries of side-window tubes, offering a unique virtue to our present, modern approach. With our own model, a measurement uncertainty of the X-ray tube spectra (considering the uncertainties associated with the SEM beam current, the detector acceptance solid angle and efficiency of the spectrometer) within 15% has been estimated. The validation of the approach is demonstrated with metrological measurements with a calibrated SEM/EDS system geometrically configured as a side-window X-ray tube. KW - X-ray tube spectra KW - Side-window X-ray tube KW - Reference-free XRF KW - Photon generation yield KW - Kramers background KW - Calibrated SEM/EDS PY - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/xrs.2391 SN - 0049-8246 VL - 41 IS - 4 SP - 264 EP - 272 PB - Wiley CY - Chichester AN - OPUS4-26239 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Panne, Ulrich T1 - Quantitative referenzfreie Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) - Unsicherheiten bei der Bestimmung der spektralen Röntgenröhrenverteilungen T2 - ANAKON 2009 CY - Berlin, Germany DA - 2009-03-17 PY - 2009 AN - OPUS4-18136 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Warrikhoff, A. A1 - Panne, Ulrich T1 - Uncertainties at the Determination of the X-Ray Tube Spectral Distribution T2 - EMAS 2009 CY - Gdansk, Poland DA - 2009-05-10 PY - 2009 AN - OPUS4-18477 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rackwitz, Vanessa A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Procop, Mathias A1 - Warrikhoff, A. A1 - Panne, Ulrich T1 - The Determination of the Efficiency of an Energy Dispersive X-Ray Spectrometer up to 50keV with a SEM using a calibrated Reference Spectrometer T2 - EMAS 2009 CY - Gdansk, Poland DA - 2009-05-10 PY - 2009 AN - OPUS4-18462 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -