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Gold ist eines der sieben schon im Altertum bekannten Metalle und wurde wg. seines Glanzes und seiner Seltenheit von alters her als Tauschmittel und zur Herstellung von Schmuck benutzt. Außerdem ist es einfach bearbeitbar und weitestgehend gegen chemische Einflüsse resistent. Die Untersuchungen von Gold mit synchrotronstrahlungsangeregter Röntgenfluoreszenzanalyse sind zerstörungsfrei und geben Auskunft über die in der untersuchten Probe vorhandenen chemischen Elemente. Bei den hier vorgestellten Untersuchungen an der BAMline stehen Fragestellungen wie Herkunft, Herstellungsverfahren und Zusammengehörigkeit von Goldfunden im Vordergrund. Die verschiedenen Fragestellungen werden an einer Reihe von Beispielen erläutert die vom Wikingerschatz aus Hiddensee über die Himmelsscheibe von Nebra bis hin zu Funden aus Ägypten langen. Zusätzlich werden die modernen Messmethoden vorgestellt, die am Synchrotron heutzutage zur Verfügung stehen.
Die Eigenschaften und die Verlässlichkeit von Materialien jeglicher Art sind seit jeher die Grundlagen der Technik einer Gesellschaft. Tiefgreifende Kenntnisse über sie sind deshalb eine Voraussetzung um neue Produkte zu entwickeln, Verlässlichkeit zu gewährleisten, oder aber auch, wie in der Archäometrie, Kenntnisse über die Vergangenheit zu gewinnen. Ein Schlüssel zum Verständnis ist das Wissen über die chemische Zusammensetzung und die Struktur von Materialien Die Analyse mit Synchrotronstrahlung bietet hierfür herausragende Werkzeuge an, die zerstörungsfrei und hochsensitiv sind. Mit Röntgenfluoreszenzanalyse kann die elementare Zusammensetzung in winzigen Proben bis auf μg/g bestimmt werden. Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Themengebieten, aber besonders von archäologischen Fragestellungen wie z.B. dem Goldfund von Bernstorf werden im Vortrag vorgestellt.
Gold ist eines der sieben schon im Altertum bekannten Metalle und wurde wg. seines Glanzes und seiner Seltenheit von alters her als Tauschmittel und zur Herstellung von Schmuck benutzt. Außerdem ist es einfach bearbeitbar und weitestgehend gegen chemische Einflüsse resistent.
Die Untersuchungen von Gold mit synchrotronstrahlungsangeregter Röntgenfluoreszenzanalyse sind zerstörungsfrei und geben Auskunft über die in der untersuchten Probe vorhandenen chemischen Elemente.
Bei den hier vorgestellten Untersuchungen an der BAMline stehen Fragestellungen wie Herkunft, Herstellungsverfahren und Zusammengehörigkeit von Goldfunden im Vordergrund. Die verschiedenen Fragestellungen werden an einer Reihe von Beispielen erläutert die vom Wikingerschatz aus Hiddensee über die Himmelsscheibe von Nebra bis hin zu Funden aus Ägypten langen. Zusätzlich werden die modernen Messmethoden vorgestellt, die am Synchrotron heutzutage zur Verfügung stehen.
The gold finds from Bernstorf, in the Freising district of Bavaria, were discovered in 1998, in the area of a Bronze Age settlement. First analyses with X-ray fluorescence (XRF) revealed gold of an unusually high purity grade, which was explained by the use of cementation techniques. A newer analysis with laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA–ICP–MS) indicated an even higher purity. The analytical results were the starting point of an ongoing discussion. In this study, we re-analysed 11 gold samples with Synchrotron radiation–induced X-ray fluorescence at the BAMline at BESSY. In a thorough analysis, different excitation and detection conditions were applied to confirm or disprove the previous results. It was shown that the purity of the gold from the specimen is higher than 99.9%. The main impurities are silver in a range between 20 and 200 μg/g and copper between 1 and 10 μg/g. The results are in very good agreement with the LA–ICP–MS measurements and provide basic information for discussions about provenance, processing techniques or considerations of authenticity.
The Color X-ray Camera CXC or SLcam® is an energy-resolving X-ray camera capable of energy- and space-resolved measurements. It consists of a high-speed CCD detector coupled to a polycapil-lary optic that conducts the X-ray photons from the probe to distinct pixels onto the detector.
The camera is capable of fast acquisition of spatially and energy resolved fluorescence images. A dedicated software enables the acquisition and the online processing of the spectral data for all 69696 pixels, leading to a real-time visualization of the elements distribution in a sample. It was developed in a joint project with BAM, IFG Berlin and PN Sensors.
In this contribution we will mainly discuss the use of the CXC at our beamline, the BAMline at BESSY II and imaging applications of the CXC from different areas, like biology and archaeometry. Additionally new developments for the use of the detector without optics, like wavelength dispersive detection or 1shot-XANES, will be presented.
EXAFS analysis of pure elements, binary and ternary equiatomic refractory alloys within the Nb-Zr-Ti-Hf- Ta system is performed at the Nb and Zr K-edges to analyze the evolution of the chemical local environ- ment and the lattice distortion. A good mixing of the elements is found at the atomic scale. For some compounds, a distribution of distances between the central atom and its neighbors suggests a distortion of the structure. Finally, analysis of the Debye-Waller parameters shows some correlation with the lat- tice distortion parameter δ², and allows to quantify experimentally the static disorder in medium entropy alloys.
A major source of capacity fade of the common vanadium redox flow battery (VRFB) is the vanadium ion transport through the separator. However, different transport models disagree significantly in the diffusion coefficient for the different V species and the influence of different transport mechanisms. The underlying hypothesis of this work is that reactions inside the membrane are partly responsible for these discrepancies. Accordingly, it was investigated if redox reactions inside the nanoscopic water body of Nafion 117 can occur. X-ray absorption near edge structure spectroscopy (XANES) was used to distinguish between the different V species inside hydrated Nafion 117 and novel PVDF-based membranes. It was validated that the speciation of vanadium can be performed using the pre-edge peak energy and intensity. The experiments were performed as follows: strips of the membrane were exposed from one site to a V3+ solution (green) and from the other site to a VO2+ solution (yellow). The ions could diffuse into the membrane from both sides. A change of color of the membrane strip was observed. The blue color in the middle of the strip indicated that VO2+ was formed where V3+ and VO2+ got in contact. Using XANES this reaction inside Nafion was proven.
Sixteen Ayyubid-Mamluk glazed pottery sherds were analyzed in order to identify and characterize the elemental composition to determine their provenance. The tested sherds were collected from the historical site of Karak Castle, southern Jordan.
Chemical analysis for the sixteen samples has been carried out using Synchrotron Radiation X-ray Fluorescence Spectrometry (SR-XRF) Technique. Furthermore, the semiquantitative analysis of the elements Fe – Cu – Zn – Br – Rb – Sr – Y – Zr – Nb – Mo – Pd – Ag – Cd and Pb has been performed for the samples based on Principal Component Analysis (PCA) and hierarchical Cluster Analysis with Bray-Curtis in order to define grouping of different glazed pottery by obtaining information on their similarity and clustering. The results of chemical analysis provided persuasive evidence that the Karak Castle pottery sherds have at least three different sources of provenance.
In this talk an overview about artificial intelligence/machine learning applications @BAMline is given. In the first part, the use of neural networks for the quantification of XRF measurements and the decoding of coded-aperture measurements are shown. Then it is shown how Gaussian processes and Bayesian statistics can be used to achieve an optimal alignment of the set-up and in general for optimization of measurements.