TY - THES A1 - Wolff, Timo T1 - Referenzprobenfreie quantitative Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse N2 - Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) ist ein Standardverfahren in der zerstörungsfreien Elementanalyse. Die Entwicklung von Polykapillaroptiken und von SDD-Halbleiterdetektoren, die ohne Stickstoff-Kühlung auskommen, ermöglicht eine breite Anwendung dieses Verfahrens z. B. in der Kunst- und Kulturgutanalyse. Die dafür entwickelten Spektrometer sind mobil und bieten die Möglichkeit der Analyse von kleinen Strukturen, da Untersuchungs- flächen mit Durchmessern von 10-70 ¹m erzeugt werden. Für quantitative RFA-Ergebnisse werden in den meisten Anwendungsfällen referenzprobenbasierte Auswertungsverfahren eingesetzt. Aufgrund von Absorptionsprozessen in der Probenmatrix ist die Genauigkeit und Verlässlichkeit der ermittelten Konzentrationen dabei stark von der Ähnlichkeit von Referenz- und Untersuchungsprobe abhängig. Liegen keine geeigneten Referenzmaterialien vor, stellt die „Fundamental Parameter (FP) Methode“ eine Alternative dar. Dabei werden die bei der Erzeugung und Detektion auftretenden Wechselwirkungen mit Hilfe geeigneter Datenbanken mathematisch beschrieben. In einem Iterationsverfahren können auf diese Weise die Elementkonzentrationen ermittelt werden. Voraussetzung ist eine genaue Kenntnis der Spektrometerparameter, u. a. der spektralen Verteilung der Anregungsstrahlung. Da durch die Transmissionseigenschaften der Polykapillaroptiken die gut beschriebenen Röntgenröhrenspektren erheblich verändert werden, war eine Anwendung der FP-Methode für die Mikro-RFA bisher nicht möglich. Ziel dieser Arbeit ist es, die Transmission dieser Optik in einer Weise zu beschreiben, die eine routinemäßige Quantifizierung auf Basis der fundamentalen Parameter möglich ist. Die notwendigen Untersuchungen erfolgten an einem kommerziellen Mikro-RFA-Spektrometer, das für die Analyse im Kunst- und Kulturgutbereich entwickelt wurde. Zum einen wurden im Rahmen der Arbeit umfangreiche Charakterisierungsmessungen an der zum Spektrometer gehörenden Linse durchgeführt, um die grundsätzlichen Prozesse bei Strahlungstransport in Polykapillarlinsen besser zu verstehen. Dabei wurde besonders auf den Einfluss messungsbedingter Artefakte bei der Bestimmung der Linsenparameter geachtet. Zusätzlich wurden an Polykapillarhalblinsen Charakterisierungsuntersuchungen am Rasterelektronenmikroskop und mit Synchrotronstrahlung durchgeführt. Die Ergebnisse ergänzen die Erkenntnisse der Volllinsencharakterisierung, insbesondere den starken Einfluss der Messbedingungen auf die ermittelten Parameter. Zum anderen wurde ein neues Kalibrierungsverfahren entwickelt, welches die Beschreibung der Linsentransmission ohne vorherige Linsencharakterisierung ermöglicht. Das Verfahren wurde an zertifizierten Referenzmaterialien getestet. An verschiedenen Anwendungen aus dem Bereich der Archäometrie werden schließlich Quantifizierungsergebnisse präsentiert, so z. B. die Analyseergebnisse antiker römische Kupfermünzen, die im Rahmen eines Methodenvergleiches auch mit PIXE und Synchrotron- RFA untersucht wurden sowie Untersuchungsergebnisse historischer Pergamente und Schreibmaterialien. N2 - X-ray fluorescence analysis (XRF) is a standard method for non-destructive investigations. Due to the development of polycapillary optics and SDDdetectors requiring no cooling with liquid nitrogen, XRF becomes a suitable method for a large number of applications, e. g. for the analysis of objects in arts and archaeology. Spectrometers developed for those purposes allow investigations outside of laboratories und provide excitation areas with diameters of 10-70 μm. In most applications, quantification of XRF data is realized by the usage of standard reference materials. Due to absorption processes in the samples the accuracy of the results depends strongly on the similarity of the sample and the reference standard. In cases where no suitable references are available, quantification can be done based on the “fundamental parameter (fp) Method”. This quantification procedure is based on a set of equations describing the fluorescence production and detection mathematical. The cross sections for the interaction of x-rays with matter can be taken from different databases. During an iteration process the element concentrations can be determined. Quantitative XRF based on fundamental parameters requires an accurate knowledge of the excitation spectrum. In case of a conventional setup this spectrum is given by the X-ray tube spectrum and can be calculated. The use of polycapillary optics in micro-XRF spectrometers changes the spectral distribution of the excitation radiation. For this reason it is necessary to access the transmission function of the used optic. The aim of this work is to find a procedure to describe this function for routine quantification based on fundamental parameters. Most of the measurements have been carried out using a commercial spectrometer developeded for applications in arts and archaeology. On the one hand the parameters of the lens, used in the spectrometer, have been investigated by different experimental characterization measurements. Especially the influence of measurement artifacts on the determined parameters was studied intensively. In addition polycapillary halflenses were investigated using scanning electron microscopy and synchrotron radiation. On the other hand a new calibration procedure has been developed allowing the user to determine the lens-transmission without changing the experimental setup. The quality of the determined excitation spectrum was verified by a conventional calibration with different standards and by comparing calculated concentration of measured standards with certified values. Finally different examples for applications in archeometry are presented. For example the quantification results of measurements on ancient roman copper coins can be compared with results from PIXE- and synchrotron-XRF-measurements. Further the results of the investigation of ancient parchment and writing materials are shown. T3 - BAM Dissertationsreihe - 50 KW - Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse KW - Archäometrie KW - zerstörungsfreie Analytik KW - Polykapillarlinse KW - quantitative RFA PY - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-1088 SN - 978-3-9812910-6-3 SN - 1613-4249 VL - 50 SP - 1 EP - 212 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-108 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ketelsen, T. A1 - Dietz, Georg A1 - Hahn, Oliver A1 - Hoss, M. A1 - Simon, O. A1 - Wintermann, C. A1 - Wolff, Timo T1 - Zu einer Typologie der niederländischen Zeichnung des 16. Jahrhunderts - Ein interdisziplinäres Forschungsprojekt am Kupferstich-Kabinett KW - Typologie KW - Zeichnungen KW - Zeichenmaterialien KW - Papier PY - 2009 SN - 0418-0615 VL - 4 SP - 281 EP - 290 PB - Deutscher Kunstverl. CY - München ; Berlin AN - OPUS4-21831 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wolf, U. A1 - Hahn, Oliver A1 - Wolff, Timo ED - Wollny, P. T1 - Wer schrieb was? Röntgenfluoreszenzanalyse am Autograph von J.S. Bachs Messe in h-Moll BWV 232 KW - Kulturgut KW - Röntgenfluoreszenzanalyse PY - 2009 SN - 0084-7682 VL - 95 SP - 117 EP - 133 PB - Evang. Verl.-Anst. CY - Leipzig AN - OPUS4-20795 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hahn, Oliver A1 - Bretz, Simone A1 - Hagnau, Carola A1 - Ranz, Hans-Jörg A1 - Wolff, Timo T1 - Pigments, dyes, and black enamel - the colorants of reverse paintings on glass N2 - Nondestructive analyses of medieval reverse paintings on glass revealed the same dyes and pigments customarily used in panel paintings. However, there is one exception: the black colorant is not a carbon-based pigment, but black enamel. In this respect, the stylistic as well as the technical influence of stained glass artwork can clearly be seen on reverse paintings on glass. However, there is a crucial difference: in reverse paintings, the black enamel is not fired onto the glass but painted (cold painting). Additional analyses confirmed these findings. Based on these results, the art form "reverse painting on glass" has technically to be characterized as a mixture of "stained glass" and "panel painting" that nonetheless develops into a genre of its own. KW - Archaeometry KW - Cultural heritage KW - Non-destructive testing PY - 2009 U6 - https://doi.org/10.1007/s12520-009-0021-4 SN - 1866-9557 SN - 1866-9565 VL - 1 IS - 4 SP - 263 EP - 271 PB - Springer CY - Berlin ; Heidelberg AN - OPUS4-20877 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rabin, Ira A1 - Hahn, Oliver A1 - Wolff, Timo A1 - Mantouvalou, I. A1 - Kanngießer, B. A1 - Weinberg, G. T1 - Material studies on the Dead Sea scrolls T2 - Conference "Preservation and access of monuments of culture and history: modern approaches" CY - Saint Petersburg, Russia DA - 2009-10-20 KW - Dead Sea scrolls KW - Archaeometry KW - Restoration and conservation science KW - Cultural heritage KW - Writing materials PY - 2009 SP - 122 EP - 129 AN - OPUS4-23177 LA - rus AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hahn, Oliver A1 - Bretz, S. A1 - Hagnau, C. A1 - Ranz, H.-J. A1 - Wolff, Timo T1 - Das Schwarzlot in der Hinterglasmalerei - Zerstörungsfreie Untersuchung von Kunst- und Kulturgut N2 - Die Bedeutung der Zerstörungsfreien Prüfung im Bereich der Kunst- und Kulturanalyse hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Mobile Untersuchungstechniken erweisen sich als besonders geeignet, da die fragilen und kostbaren Objekte in den Museen verbleiben und somit keine Schädigungen durch Transport oder Klimawechsel erleiden können. Dieser Beitrag möchte am Beis piel der Hinterglasmalerei die Bedeutung der naturwissenschaftlichen Analyse im Bereich der Kunstgeschichte aufzeigen. Der Begriff der Schwarzlotmalerei wird in der Kunstgeschichte allgemein für eine schwarze Konturmalerei verwendet. Während der Begriff in der Glasmalerei eindeutig das Material – ein mit Eisen- und Kupferoxiden schwarz gefärbtes Bleiglas – bezeichnet, steht der Begriff in der Tafelmalerei für tiefschwarze Konturen auf Goldgründen und Lüstern. Diese Modellierung ist jedoch im Vergleich zur Glasmalerei - soweit bekannt - mit organischen Schwarzpigmenten ausgeführt. Auch die Hinterglasmalerei, und hier insbesondere die des späten Mittelalters zeichnet sich durch eine dominierende schwarze Konturmalerei aus. Mittels zerstörungsfreier Röntgenfluoreszenzanalyse konnte in einer Auswahl repräsentativer Objekte Schwarzlot nachgewiesen werden. Bezogen auf die Konturierungen ist hier eindeutig der stilistische, aber auch der maltechnische Einfluss der Glasmalerei auf die Hinterglasmalerei ablesbar. Es ergibt sich aber ein wesentlicher Unterschied – bis auf wenige Ausnahmen wurde hier das Schwarzlot nicht eingebrannt, sondern als Kaltbemalung verwendet. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Kunst- und Kulturanalyse KW - Hinterglasmalerei PY - 2009 SN - 1616-069X SN - 0948-5112 VL - 113 SP - 38 EP - 40 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-19039 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bretz, S. A1 - Hagnau, C. A1 - Hahn, Oliver A1 - Ranz, H.-J. A1 - Täube, D. A1 - Wolff, Timo T1 - Was ist tatsächlich Schwarzlotmalerei? T2 - Jahrestagung in der Pinakothek der Moderne - Archäometrie und Denkmalpflege CY - München, Deutschland DA - 2009-03-25 KW - Archäometrie KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Hinterglasmalerei PY - 2009 SN - 0947-6229 IS - 2 SP - 246 EP - 248 PB - Dt. Bergbau-Museum CY - Bochum AN - OPUS4-19336 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wolff, Timo A1 - Mantouvalou, I. A1 - Malzer, W. A1 - Nissen, J. A1 - Berger, D. A1 - Zizak, I. A1 - Sokaras, D. A1 - Karydas, A. A1 - Grlj, N. A1 - Pelicon, P. A1 - Schütz, R. A1 - Zitniki, M. A1 - Kanngießer, B. T1 - Performance of a polycapillary halflens as focussing and collecting optic - a comparison N2 - Polycapillary halflenses are widely used to focus X-ray radiation onto a small spot. Additionally they can reduce the field of view of a semiconductor detector when placed in front of one. In 3D micro X-ray fluorescence spectroscopy (3D Micro-XRF) with synchrotron radiation, two polycapillary halflenses are used in a confocal geometry. Up until now, characterization measurements in the focal plane have only been performed in the case of the lens focusing parallel radiation. Assumptions have been made, that in the other case, when isotropic radiation from a spot source is transported to a detector, the acceptance distribution in the focal plane is also Gaussian. We performed measurements with an electron beam as well as a proton beam which confirm this assumption. In addition, a comparison between measurements in collecting and focusing mode show differences in spot size and transmission. These differences exemplify the fact that there is not one global spot size or transmission function of a polycapillary halflens. Illumination and divergence effects can alter both characteristic lens parameters. PY - 2009 U6 - https://doi.org/10.1039/b817828c SN - 0267-9477 SN - 1364-5544 VL - 24 SP - 669 EP - 675 PB - Royal Society of Chemistry CY - London AN - OPUS4-19415 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rabin, Ira A1 - Hahn, Oliver A1 - Wolff, Timo A1 - Masic, A. A1 - Weinberg, G. T1 - On the origin of the ink of the thanksgiving scroll (1QHodayot) N2 - In this study we demonstrate the possibility to identify the production area of the scrolls, coupling non-destructive quantitative analysis of race elements to spectroscopic investigation of the inks. This approach, that allowed us to determine the Dead Sea area as origin of 1QHodayot, is of general validity. KW - 1QHodayot KW - Archaeometry KW - Material research KW - Carbon ink PY - 2009 U6 - https://doi.org/10.1163/156851709X395722 SN - 0929-0761 SN - 1568-5179 VL - 16 IS - 1 SP - 97 EP - 106 PB - Brill CY - Leiden AN - OPUS4-23330 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -