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Absorption Correction for 3D Elemental Distributions of Dental Composite Materials Using Laboratory Confocal Micro-X-ray Fluorescence Spectroscopy

  • Confocal micro-X-ray fluorescence (micro-XRF) spectroscopy facilitates three-dimensional (3D) elemental imaging of heterogeneous samples in the micrometer range. Laboratory setups using X-ray tube excitation render the method accessible for diverse research fields but interpretation of results and quantification remain challenging. The attenuation of X-rays in composites depends on the photon energy as well as on the composition and density of the material. For confocal micro-XRF, attenuation severely impacts elemental distribution information, as the signal from deeper layers is distorted by superficial layers. Absorption correction and quantification of fluorescence measurements in heterogeneous composite samples have so far not been reported. Here, an absorption correction approach for confocal micro-XRF combining density information from microcomputed tomography (micro-CT) data with laboratory X-ray absorption spectroscopy (XAS) and synchrotron transmission measurements isConfocal micro-X-ray fluorescence (micro-XRF) spectroscopy facilitates three-dimensional (3D) elemental imaging of heterogeneous samples in the micrometer range. Laboratory setups using X-ray tube excitation render the method accessible for diverse research fields but interpretation of results and quantification remain challenging. The attenuation of X-rays in composites depends on the photon energy as well as on the composition and density of the material. For confocal micro-XRF, attenuation severely impacts elemental distribution information, as the signal from deeper layers is distorted by superficial layers. Absorption correction and quantification of fluorescence measurements in heterogeneous composite samples have so far not been reported. Here, an absorption correction approach for confocal micro-XRF combining density information from microcomputed tomography (micro-CT) data with laboratory X-ray absorption spectroscopy (XAS) and synchrotron transmission measurements is presented. The energy dependency of the probing volume is considered during the correction. The methodology is demonstrated on a model composite sample consisting of a bovine tooth with a clinically used restoration material.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:L.J. BauerORCiD, Frank WiederORCiD, V. Truong, F. Förste, Y. Wagener, A. Jonas, S: Praetz, C. Schlesiger, Andreas KupschORCiD, B.R. MüllerORCiD, B. Kanngießer, P. ZaslanskyORCiD, I. MantouvalouORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Analytical Chemistry
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:American Chemical Society Publications
Verlagsort:Washington, DC
Jahrgang/Band:96
Ausgabe/Heft:21
Erste Seite:8441
Letzte Seite:8449
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Absorption correction; Computed tomography; Dental composite materials; Micro X-ray fluorescence spectroscopy
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1021/acs.analchem.4c00116
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-601630
ISSN:0003-2700
ISSN:1520-6882
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:03.06.2024
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:03.06.2024
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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